J615: El proceso de absorción y la creación de electrones y huecos o pares


creacion_pares_huecos

En la figura se han ilustrado los procesos que acabamos de mencionar en un modelo de bandas de energía. En este modelo, los niveles de energía permitidos para los electrones más alejados del núcleo atómico (electrones de valencia) de los átomos que conforman una red cristalina se agrupan en dos rangos o bandas de energía. El rango o banda inferior de estados permitidos se denomina banda de valencia y representa el conjunto de valores energéticos posibles para electrones de valencia que aún permanecen ligados a los átomos de la red. La banda superior se denomina banda de conducción y engloba los valores de energía posibles para electrones que han roto su enlace y pueden moverse libremente en el seno del material. Ambas bandas aparecen separadas entre sí por un intervalo que representa la cantidad de energía necesaria para que un electrón de valencia pueda romper el enlace. Este salto energético se llama banda prohibida o gap de energía, EG, y su anchura es característica de cada material semiconductor (ejemplo: EG = 1,12 eV para el Si; 0,66 eV para el Ge; 1,42 eV para el GaAs).

Cuando es la temperatura es T=0 K todos los espacios tanto en la banda de conducción como en la de valencia, se encuentran ocupados. Cuando la tempeartura es mayor a 0 K, debido al efecto térmico que induce un movimiento térmico de los electrones, algunos llegan a obtener la suficiente energía para pasar de la banda de valencia a la banda de condución. Con la incidencia de fotones con la energía suficiente van a permitir el paso de más electrones desde la banda de valencia a la conducción.

Las propiedades ópticas, electrónicas y de conducción de un material semiconductor están relacionadas precisamente con la existencia de esa banda prohibida de energía. Por ejemplo, el valor del gap de energía EG, se reduce con la temperatura y provoca, entre otras cosas, que la densidad deportadores en equilibrio en un material intrínseco aumente notablemente al incrementarse la temperatura. Lo cual se han representado en la figura.

variacion_temperatura_concentracion_Semiconductores


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