Fisica De Estado Solido

Física del
Estado Solido
ETN - 501
Ing. Teodoro Busch

CAPITULO 1:
Física de Semiconductores
CAPITULO 2:
Estructuras de Bandas del Semiconductor
CAPITULO 3:
Física de Semiconductores
CAPITULO 4:
Fenómeno de transporte de portadores
CAPITULO 5:
Física de la Unión P-N

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FÍSICA DEL ESTADO SÓLIDO
FÍSICA DEL ESTADO SÓLIDO

CAPÍTULO

FÍSICA DE SEMICONDUCTORES

1
R adiación
Radiación térmico y postulado de Planck
Radiación térmica es la radiación emitida por un cuerpo como resultado de su
temperatura.
Todos los cuerpos emiten y absorben radiación a su alrededor y de su alrededor.
En equilibrio térmico se igualan las razones de emisión y radiación.
El espectro de emisión es independiente del material, del cuales compuesto el
cuerpo y fuertemente dependiente de la temperatura.
Cuerpos negros se le denominan a aquellos
radiación que incide sobre ellos.

cuerpos

que absorben

toda la

La distribución espectral de radiación es continua y tiene un máximo dependiente
de la temperatura. La distribución espectral se puede expresar en términos de la
longitud de onda o de la frecuencia deradiación, Sea f (f) = d es la densidad de
energía por unidad de frecuencia f d e la radiación contenida en una cavidad a la
temperatura absoluta T su unidad es Js / m −3 .

Fig. #1.-Densidad espectral
versus energía.

E TN-501

F ig. #2.-Cavidad de
cuerpo negro.

INGENIERO TEODORO BUSCH

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1 .0 Cavidad de cuerpos negro.- Una cavidad decuerpo negro que está en
C av
negro.Cav i
contacto con el exterior por medio de un pequeño orificio en la superficie. La
radiación incidente en el hueco entra a la cavidad y es reflejada por la
superficie interior y eventualmente absorbida por la pared de la cavidad. Si el
área es pequeña comparada con la superficie, esencialmente toda la radiación
incidente en el orificio es absorbida y por lotanto el orificio tendrá las
mismas propiedades de un cuerpo negro.
Si la cavidad esta a una temperatura uniforme T , las paredes emiten radiación
térmica, la cual llena la cavidad.
La pequeña fracción de esta relación que incide desde dentro en el orificio pasa a
través de el. Puesto que el orificio debe tener las mismas propiedades de la
superficie de un cuerpo negro, la radiación emitidapor el orificio debe tener un
espectro de cuerpo negro.

1 .2 Teoría de Max Planck.- Max puede en su teoría hace dos suposiciones en lo
T eoría
Planck.que se refiere a la naturaleza de las oscilaciones de las moléculas que se
encuentran en las paredes de la cavidad.
1 . L as moléculas que emiten radiación se oscilan solo pueden tener valores
discretos de energía. En definidos por :
En =nhf

… ( 1)

D onde n n ∈ Ζ + , l lamado número cuántico y f e s la frecuencia de vibración
de las moléculas. Se dice que la energía de las moléculas está cuantizada y los
niveles de energía permitidos se llaman estados cuánticos.
2 . L as moléculas absorben o emiten energía en cantidades discretas en forma
de luz llamado cuántos (o fotones). Esto se hace brincando de un estado
cuántico aotro. Si el estado cuántico n cambia en una cantidad, la ecuación
(1) muestra que la cantidad de energía radiada o absorbida por la moléculas
es igual a E1 = hf .
A hora, la energía de un fotón corresponde a la diferencia de energía entre
dos estados cuánticos adyacentes y esta dada por:
E = E i − E f = hf

… ( 2)

S e puede afirmar que la molécula radiará o absorberá energía solo cuandocambia de estado cuántico. Si esta permanece en un estado cuántico, no hay
absorción o emisión de energía.

E TN-501

INGENIERO TEODORO BUSCH

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E nergía
4 hf

4
3 hf

3

2 hf

2

hf

1

0

0

F ig. Niveles de energía permitidos para un oscilador y frecuencia natural f . Las
transiciones permitidas están indicadas...