La banda de energía marca la diferencia.
Permítanme tratar de explicarlo de la manera más simple.
En física de semiconductores, un concepto importante es la brecha de banda de energía o la teoría de banda.
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Los electrones giran en órbitas. Estas órbitas se agrupan en niveles de energía discretos llamados capas.
La órbita más externa se llama banda de valencia . Solo considera esto y olvida el resto por ahora. Estos electrones de valencia son los principales actores de la conductividad.
Nota :
Brecha de banda: diferencia de energía (eV) entre la parte superior de la banda de valencia y la parte inferior de la banda de conducción.
A diferencia de los conductores, donde hay superposición en las bandas de energía, los semiconductores tienen una brecha considerable , llamada brecha prohibida , entre los niveles de energía.
Ahora estos electrones todavía están bajo el control del núcleo cuando están en la banda de valencia . Debemos hacer salte de él, suministrando energía externa, a una banda de nivel superior para conducir electricidad; tanta energía para que cruce la brecha prohibida . Al llegar finalmente a esta banda, estos electrones son libres de conducir, por lo tanto, se llama banda de conducción.
En breve:
Valencia banda → electrones de valencia ( ligados ) → gana energía y saltos → banda de conducción → electrones de conducción ( libres ).
Ahora tienes la esencia de esto! Entonces, solo cuando tales electrones de valencia energizados se mueven a la banda de conducción, sus posiciones vacías crean un agujero . Y el agujero queda en la banda de valencia .
Cubriendo la primera parte de la pregunta
Electrones → Portadores de carga negativa
El |
Agujeros → simplemente implica “Ausencia” de electrones
El |
Agujeros → Portadores de carga postiva
Entonces, ¿cuál es el estado en la banda de conducción?
Es un espacio relativamente libre donde los electrones son libres. para mover y siempre están en movimiento aleatorio por toda la red cristalina. Realmente no hay ninguna “ posición ” que esté siendo “desocupada” o “ vaciada ” por los electrones. Por lo tanto, no puede haber “agujeros”.
Ahora hecho con la formación de dos tipos de portadores de carga: electrones en CB; agujeros en VB.
Sin embargo, el movimiento real es solo por los “electrones”. ¡Aquí se pone un poco complicado!
Banda de conducción (CB):
Como se dijo anteriormente, siempre hay electrones en la banda de conducción y sin agujeros. Los electrones se mueven de – a +. El movimiento de electrones crea corriente. ¡Suficientemente simple!
Banda de valencia (VB):
En la banda de valencia, hay agujeros , entre otros electrones de valencia aún unidos en los enlaces covalentes. Recuerde, nuevamente son los electrones los que realmente se mueven. Entonces los agujeros con carga positiva pueden verse como atrayendo electrones de “valencia” adyacentes saltar a ella Ahora el agujero se desplaza a esa posición del electrón saltador.
Ver en la figura, a medida que el electrón salta de derecha a izquierda, el agujero parece desplazarse en dirección opuesta , es decir, de izquierda a derecha. Esto explica la ” corriente de agujero ” por convención, ya que claramente es el cambio de electrones de valencia.
Por lo tanto, cuando hablamos de agujeros o corriente de agujeros, debemos recordar que
- tiene lugar en la banda de valencia y,
- está bastante atado y bajo la influencia del núcleo.
Entonces, los electrones de valencia no tienen la misma energía que la de los electrones de conducción, por lo tanto, la movilidad de los portadores de carga es comparativamente menor en la banda de valencia, donde hablamos en términos de ” movilidad de agujeros “ .
Fuente de la imagen: Funsize Research