Es útil reconocer que cuando se habla de la conductividad eléctrica de los materiales semiconductores, que estoy seguro de que el interrogador está preguntando al comparar electrones y “agujeros”, sigue siendo solo electrones que se mueven dentro del sólido. La conductividad del “agujero” se debe simplemente a que los electrones llenan las vacantes en los orbitales que mantienen unido el sólido, y eso se puede describir más fácilmente siguiendo la migración de las vacantes, o agujeros. Toda la discusión de los electrones en la banda de conducción, los agujeros en la banda de valencia y las diferencias en las masas efectivas (y, por lo tanto, sus movilidades) pueden explicarse reconociendo que los electrones se mueven dentro de un semiconductor por dos mecanismos diferentes.
En materiales semiconductores puros a bajas temperaturas , por ejemplo, silicio o germanio, todos los electrones en el sólido estarían localizados en capas interiores de átomos individuales o estarían participando en los enlaces covalentes entre los átomos vecinos para mantener el sólido unido. En ese caso, el material sería un muy buen aislante.
Pero a temperaturas más elevadas (o cuando se exponen a luz suficientemente energética) algunos de esos enlaces de electrones covalentes pueden romperse, y por lo tanto, algunos de los electrones podrían moverse libremente a través del material. Llamamos a esos electrones electrones de conducción y decimos que están en la banda de conducción , lo que significa que están deslocalizados y son libres de migrar a través del sólido. Pero esos electrones también dejaron enlaces incompletos, o vacantes en la banda de valencia asociada con la red de enlaces covalentes.
Cada vacante deja esa región del cristal con muy pocos electrones para ser eléctricamente neutro, por lo que cada vacante tiene carga positiva. Llamamos a esas vacantes agujeros . Pero si hay vacantes entre los orbitales asociados con la banda de valencia, otros electrones de la banda de valencia pueden migrar entre esos orbitales para ocupar las vacantes que a su vez dejan agujeros. Entonces, los electrones que se mueven entre los estados de la banda de valencia tienen el efecto de que las cargas positivas se muevan en la dirección opuesta. Es mucho más fácil describir matemáticamente la migración de los agujeros que describir el comportamiento colectivo de los electrones de la banda de valencia (de la misma manera que es más fácil describir las burbujas que se elevan en un líquido que describir la caída del líquido alrededor de los vacíos). Entonces hablamos de la corriente del agujero.
La pregunta es por qué los electrones que se deslocalizan de sus enlaces covalentes y migran a través del sólido como electrones “libres” (es decir, en la banda de conducción) pueden moverse más fácilmente que los electrones asociados con los enlaces covalentes que se mueven de un átomo a otro. para llenar vacantes de banda de valencia. Ambos contribuyen a la conductividad del semiconductor como conductividad de electrones o huecos. Pero los mecanismos son diferentes, ya que los electrones de conducción pueden moverse libremente, pero los electrones de valencia se mueven a través de la red de enlaces covalentes. Y todo eso puede describirse por una diferencia en sus masas efectivas y, por lo tanto, en su movilidad.
Puede ser útil tratar de obtener una imagen física de lo que sucede dentro del material en lugar de simplemente describirlo en términos de la construcción de la teoría de la banda.
