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Materiales para la electrónica
En un material intrínseco, usando las expresiones para la densidad de portadores se
puede demostrar que la posición de nivel de Fermi está aproximadamente a la mitad
del intervalo de energía prohibido
y
que la densidad de electrones intrínsecos se define
únicamente por la mitad del ancho de energía prohibido
y
la temperatura.
En
cualquier semiconductor no degenerado en
equilibrio termodinámico, la densidad de
e lec~
trones y de huecos no puede fijarse
arbitraria~
mente, ya que las dos están re lacionadas
median~
te la ley de acción de masas
(lloPO
=
11~).
Esto
resulta de reconocer que la densidad de
electro~
nes es proporcional a la distancia entre e l ni vel
de Fermi E
f
y el mínimo de la banda de conduc–
ción Ee. mientras que la densidad de huecos es
proporciona l a la distancia entre e l máximo de la
banda de valencia
Ev
y el nivel de Fermi
Er,
y la
suma de estas dos distancias es constante e igual
al intervalo de energía prohibido
Eg
en ec¡uilibrio.
11
11
11
11
(11.28)
(1l.29)
Antes de describir el proceso mediante
el
cual
las impurezas aportan a los materiales semicon–
ductores propiedades interesantes, describamos
el proceso de conducción y de generación de por–
tadores en un semiconductor intrínseco. Para ello
imaginemos un modelo cuasiquímico donde el
silicio es un materia l plano. Considérese sólo el
efecto de la temperatura T y del campo eléctrico
E
(figura
11.18).
¿Pero qué se puede hacer para lograr que la
concentración de portadores en equilibrio se mo–
difique, más allá del control definido por la tem–
peratura?
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No 0!I)(j5te un 5010 electrón o hueco
para la conducción. Es el aislante
perfecto.
Figura 11.1B. Modelo de silicio a bajas temperaturas y
sin
campo aplicado.
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