Elecfró"ica física
el contacto metalúrgico, como existen más elec–
trones en el semiconductor
A
que en el B, debe
existir un flujo de electrones de
A
hacia
B.
Pero
por cada electrón que pasa del semiconductor
A
al
B
aumenta la energía potencial electrostática
del semiconductor
B
(porque se ha aumentado el
número de electrones) y disminuye la energía
potencial electrostática del semiconductor
A
(porque se ha disminuido el numero de electro–
nes).
~
Semiconductor
A
~
Semiconduc tor B
(
.
------Ec
E,.
--------l-------·
:l.~
H
L
H
:
Figura 111.2. Diagrama de bandas de energla en un
estado intermedio anles de alcanzar el equilibrio.
En todo momento el flujo de electrones de
A
---+
B
será:
(lIU)
Esta ecuación indica que, de la cantidad total
de electrones
nrv
solamente participan en la co–
rriente eléctrica aquellos que tienen una energía
mayor a
Eo
(donde
Eo
=
Ecs - Ec"
y representa la
energía que deben tener los electrones para pasar
del semiconductor
A
al
B).
El flujo total de elec–
trones que va del semiconductor
B
al
A
será:
(1II.2)
Como los electrones del semiconductor
B
no
tienen ninguna barrera que subir, todos los elec–
trones pueden pasar de
B
a
A.
En el equilibrio,
las densidades de corriente son iguales. Como las
constantes de proporcionalidad son las mismas
para el cálculo d e
no,
la densidad de estados
efectiva
No.
es idéntica a
N
cs ,
lo que permite
concluir que:
Dos materiales A
y
B alcanzan el equilibrio cuando los niveles
de
Fermi se igualan.
E
r"
=
Er8
(lID)
Semiconductor B
------Ec,
Semiconductor A
En
E"" ______
EF"
- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
.EF8
E"
E" _______
Figura 111.3. Bandas de energla al alcanzar
el equilibrio.
En el caso de que uno de los materiales sea un
metal, es necesario introducir dos constantes que
permitan definir los cambios del sistema de una
manera tan p recisa como antes. La función tra-
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bajo en los metales
'9..
tiene esa propiedad, donde
q~
..
es la energía necesaria para mover un elec–
trón que está en el metal en el nivel de Fermi
fuera de él, hacia el nivel de vacío d el metal
(próxima al metal), con energía cinética cero.Ésta
es una constante en los metales y no tiene signi–
ficado físico en los semiconductores, ya que en
su nivel de Fermi no hay electrones.
La
afinidad electrónica es igual a X, donde
qx
es la energía necesaria para mover un electrón
desde el mínimo de la banda de conducción
Ec
y
llevarla al nivel de vacío con energía cinética
cero. Ésta es una constante en los semiconducto–
res y no tiene sentido físico en los metales.
Con estas nuevas definiciones/la condición de
equilibrio tiene la siguiente expresión:
1...,63,64,65,66,67,68,69,70,71,72 74,75,76,77,78,79,80,81,82,83,...131