Cristales en semiconductores

1.1 EL ESTADO CRISTALINO, REDES CRISTALINAS Y CRECIMIENTO DE CRISTALES EN SEMICONDUCTORES

Cuando los átomos de silicio se combinan para formar un sólido, lo hacen en una estructura ordenadallamada cristal. Cada átomo de silicio comparte sus electrones de valencia con los átomos de silicio vecinos, de tal manera que tiene 8 electrones en el orbital de valencia. Por ejemplo, la Figura 1.1Fig 1.1 Un átomo de un cristal tiene cuatro vecinos

La temperatura ambiente es la temperatura del aire circundante. Cuando dicha temperatura es mayor que el cero absoluto(-273 oC), la energía tér¬mica del aire circundante hace que los átomos en un cristal de silicio vibren dentro del cristal. Cuanto mayor sea la temperatura, más intensas serán las vibracionesmecánicas de estos átomos. Si se toca un objeto, el calor que transmite proviene de la vibración de los átomos.
Las vibraciones de los átomos de silicio pueden, ocasionalmente, hacer que se desligue unelectrón del orbital de valencia. Cuando esto sucede, el electrón liberado gana la energía suficiente para situarse en un orbital de nivel energético mayor, como se muestra en la Figura 1.1.2. En dichoorbital, el electrón es un electrón libre. Pero eso no es todo, la salida del electrón deja un vacío, que se denomi¬na hueco, en el orbital de valencia, y que se comporta como una carga positiva porquela pérdida de un electrón produ¬ce un ión positivo.










Fig. 1.1.2. Electrón libre producido por la energía térmica

En un cristal de silicio puro se crean igual número deelectrones libres que de huecos debido a la energía térmica (calor). Los electrones libres se mue¬ven de forma aleatoria a través del cristal. En ocasiones, un electrón libre se aproximará a un hueco, seráatraído y caerá hacia él. Esta unión de un elec¬trón libre y de un hueco se llama recombinación (Fig.3).
El tiempo que transcurre entre la creación y la desaparición de un elec¬trón libre recibe el...