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En este capítulo empezamos a discutir los mecanismos específicos por los que la corriente
fluye en forma de un sólido. Al examinar estos mecanismos vamos a aprender por qué algunas
materiales son buenos conductores de la corriente eléctrica, mientras que otros son pobres
conductores. Vamos a ver cómo la conductividad de un semiconductor puede ser
variado, cambiando la temperatura o el númerode impurezas. Estos fundamental
conceptos de transporte de carga de base para las discusiones posteriores de
estado sólido comportamiento del dispositivo.

En el capítulo 2 encontramos que los electrones se limitan a series de energía discreta
niveles dentro de los átomos. Existen grandes diferencias en la escala de energía en la que no hay energía
estados están disponibles. De manerasimilar, los electrones en los sólidos están restringidos
a ciertas energías y no se les permite a otras energías. La diferencia básica
entre el caso de un electrón en un sólido y que de un electrón en un
átomo aislado es que en el sólido el electrón tiene un rango, o banda, de disposición
energías. Los niveles discretos de energía del átomo aislado extendido a
bandas de energías en el sólido,porque en los sólidos de las funciones de onda de
electrones en los átomos vecinos se solapan, y un electrón no se localiza necesariamente
en un átomo en particular. Así, por ejemplo, un electrón en la órbita externa
de un átomo siente la influencia de los átomos vecinos, y su onda global
función se altera. Naturalmente, esta influencia afecta el término de energía potencial
y las condiciones decontorno en la ecuación de Schrodinger, y nos
esperan obtener diferentes energías en la solución. Por lo general, la influencia de los
átomos vecinos en los niveles de energía de un átomo en particular puede ser tratado
como una pequeña perturbación, dando lugar al desplazamiento y la división de los estados de energía
en las bandas de energía.

3.1.1 fuerzas de enlace en sólidos

Lainteracción de los electrones en los átomos vecinos de un sólido sirve la muy
función importante de mantener el cristal juntos. Por ejemplo, los haluros alcalinos
tal como el NaCl se caracterizan por la unión iónica. En el NaCl celosía, cada átomo de Na



Bandas de energía y los portadores de carga en semiconductores
está rodeado por seis átomos de CI vecino más cercano, y viceversa. Cuatro delos
vecinos más cercanos son evidentes en la representación de dos dimensiones se muestran
en la figura. 3 la.The estructura electrónica de Na (Z = 11) es [Ne] 3s1, y CI (Z = 17)
tiene la estructura [Ne] 3s23p5. En la red cada átomo de Na renuncia a sus 3s exteriores
electrón a un átomo de CI, de manera que el cristal se compone de iones con la electrónica
estructuras de la inerte Ne y Arátomos (Ar tiene la estructura electrónica
[Ne] 3s23 /? 6). Sin embargo, los iones tienen cargas netas eléctrica tras el intercambio de electrones.
El ion Na + tiene una carga neta positiva, después de haber perdido un electrón, y
el ion Cl ~ tiene una carga neta negativa, después de haber ganado un electrón.
Cada ion Na + ejerce una fuerza de atracción electrostática sobre su Cl seis ~
vecinos,y viceversa. Estas fuerzas de Coulomb tirar de la red juntos
hasta que se alcanza un equilibrio con las fuerzas de repulsión. Un cálculo razonablemente exacto
de la separación atómica se puede hacer considerando los iones como duro
esferas siendo atraídos juntos (Ejemplo 1-1).
Una observación importante en la estructura del NaCl es que todos los electrones
están fuertemente unidos a losátomos. Una vez que los intercambios de electrones se han hecho
entre los átomos de Na y Cl para formar el Na + y CI "iones, las órbitas exteriores
de todos los átomos están completamente llenos. Puesto que los iones tienen las configuraciones de capa cerrada
de la inerte Ne y Ar átomos, no hay electrones débilmente ligados
para participar en el flujo de corriente, y como resultado, NaCl es un...