Dispositivos semiconductores

Tarea 5

Martes 30 septiembre 2014

1.

Problema 1
Explique:

1. Qué son los enlaces:
a) Metálicos
Los átomos de los metales se caracterizan por tener pocos electrones en su última
capa y no forman enlaces covalentes, ya que compartiendo electrones no adquieren
la estructura de gas noble. Forman, pues un enlace metálico, en el que consiguen la
estabilidad, compartiendo loselectrones de valencia de manera colectiva, formando
una nube electrónica que rodea a todo el conjunto de iones positivos, empaquetados
ordenadamente, formando una estructura cristalina de alto índice de coordinación.
Existen dos modelos que lo explican:
Modelo de gas de electrones: Cada átomo de metal aporta sus electrones de valencia a una especie de fondo común con lo que se produce unadeslocalización de
los mismos. La estructura del metal podría considerarse como cationes formando los
nodos de la estructura cristalina estabilizados por un “mar de electrones” que evita la
repulsión entre los mismos.
Modelo de bandas:
Se basa en la teoría de orbitales moleculares por la cual al enlazarse los átomos se
forman tantos orbitales moleculares como orbitales atómicos había. Si se combinaninfinidad de orbitales atómicos de igual energía se formarán dos bandas formadas por
orbitales moleculares de muy parecida energía, una de menor energía formada por los
orbitales moleculares enlazantes (banda de valencia) y la otra de mayor energía por los
antienlazantes (banda de conducción). El modelo de bandas viene respaldado por los
espectros de emisión. Las líneas en los espectros de emisiónde los metales en estado
gaseoso se transforman en bandas en el caso de metales en estado sólido.
b) Iónicos.
El enlace iónico es una interacción entre átomos ionizados con carga opuesta. Cuando
los dos iones con carga opuesta se acercan por su atracción mutua, la magnitud de su
energía potencial negativa se determina por la cercanía a la que pueden llegar. A la vez,
esa cercanía estálimitada por el principio de exclusión, que prohíbe demasiado traslape
de las nubes de electrones de los dos iones. Al disminuir la distancia, el principio de
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exclusión distorsiona las nubes de carga, por lo que los iones ya no interaccionan como
cargas puntuales, y la interacción termina por volverse repulsión.
c) Covalentes.
Un enlace covalente entre dos átomos o grupos de átomos se producecuando estos
átomos se unen, para alcanzar el octeto estable, comparten electrones del último nivel.
Los enlaces covalentes se producen entre átomos de un mismo no metal y entre distintos
no metales. Cuando distintos átomos de no metales se unen, a pesar de que ocurra el
compartimento electrónico, uno de ellos resultara mas electronegativo que el otro por
lo que tendrá tendencia a atraer loselectrones hacia su núcleo; esto genera un dipolo
eléctrico (o molécula polar) como es el caso del agua. A diferencia de lo que pasa en un
enlace iónico, en donde se produce la transferencia de electrones de un átomo a otro;
en el enlace covalente, los electrones de enlace son compartidos por ambos átomos.
En el enlace covalente, los dos átomos no metálicos comparten uno o más electrones,
esdecir se unen a través de sus electrones en el último orbital, el cual depende del
número atómico en cuestión.
En los sólidos cristalinos, los átomos interaccionan con sus vecinos, y los niveles de energía
de los átomos individuales forman bandas. El hecho de que un material conduzca o no,
viene determinado por su estructura de bandas y por la ocupación de dichas bandas determinada por losniveles de Fermi. Los electrones, al ser fermiones, siguen el principio de
exclusión de Pauli, por lo que dos electrones dentro de un mismo sistema de interacciones
no pueden ocupar el mismo estado, lo cual significa que sus cuatro números cuánticos han
de diferir. Así los electrones en un sólido rellenan bandas de energía hasta un cierto nivel,
llamado la energía de Fermi. Las bandas que...