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Materiales para la electrónica
Metal "normal"
Figura 11.8. Bandas de energra en los materiales.
men y por unidad de energía), que se discutirá
en la sección de semiconductores. En este mo–
mento, lo más importante esencontrar una manera
de agrupar y caracteriza r los materiales deacuer–
do con las d iferencias en las bandas de energía.
Se sabe que los electrones no se acomodan en
las bandas de manera arbitra ria (de esto hablare–
mos después): al acomoda rse los electrones en
las bandas del sólido, primero se ocupan los
niveles de menor energía y después los de mayor
energía (al menos en el estado base). Pero como
hay más lugares que electrones, no se ocupan
todos los lugares disponibles.
En función de sus bandas de energía y de la
manera en que se ocupan las bandas permitidas
por los electrones, los materiales se clasifican en
metales y aislan tes.
En el segundo caso, se ocupó por completo
una banda y la inmediata su perior está comple–
tamente vacía. En estos casos la definición preci–
sa del nivel de Fermi estará determinada por la
facilidad para mover un electrón de la banda
llena a la vacía, como veremos al estud iar los
semiconductores.
La separación entre la banda ocupada (que en
adelante llamaremos de valencia) y la banda
desocupada (que llamaremos de conducción)
será denominada Eg. Y dependiendo de este va–
lor y de las cond iciones de uso del material, el
material se comporta como aislante o como se–
miconductor.
Una banda llena de electrones no conduce
corriente, ya que no existen estados continuos
vacíos que puedan permitir el movimiento de los
electrones. Si un electrón quiere cambiar de lugar
dentro de la banda, lo ha rá sólo intercambiando
posición con otro electrón.
Semiconductor a bajas
temperaturas o aislantes
Una banda vacía d e electrones no conduce
corriente, ya que no tiene portadores de carga.
Es posible establecer conducción de corriente
en una banda llena de electrones quitando algu–
nos de ellos, ya que los electrones que queden
podrán moverse entre estos pocos lugares libres.
De la misma manera, se puede establecer co–
rriente eléctrica en una banda vacía si se introdu–
cen algunos elect rones.
¿Es el comportamiento de los electrones en
una banda casi vacía el mismo que el producido
en una banda casi llena?
La respuesta es no, ya que físicamente se mue–
ven de forma d istinta, y por ellose les conoce con
diferen tes nombres. Los electrones que se mue–
ven en una banda casi vacía se llaman electrones;
espacialmente se mueven en trayectorias gran–
des y por lo general están asociados con una
energía mayo r. Los electrones que se mueven en
una banda casi llena se llaman hllecos; espacial–
mente se mueven en trayectorias muy cortas y
están asociados con una energía menor. El nom–
bre de hueco no se refiere a una partícula sino a
un estado dinámico de los electrones.
Empleando la estructura de bandas que se
obtuvo del modelo de Kronig-Penney, es posible
describir con más detalle los huecos y los elec–
trones en un material. La relación que controla
el movim iento de las partícula s en un só lido
(E verslls k) ya no es una parábola como en los
electrones libres. En los extremos de las bandas
la función oscila toria se puede aproximar a una
parábola.
, 'k'
E=-'-
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