¿Cuáles son las bandas de energía del silicio?
Definición de silicio
El silicio se define como un semiconductor con propiedades intermedias entre las de un conductor y un aislante, esencial para la electrónica.
El silicio se define como un semiconductor con menos electrones libres que un conductor pero más que un aislante. Esta característica única hace que el silicio sea ampliamente utilizado en electrónica. El silicio tiene dos tipos de bandas de energía: la banda de conducción y la banda de valencia. La banda de valencia está formada por niveles de energía con electrones de valencia. A una temperatura de 0oK absoluto, la banda de valencia está llena de electrones y no fluye corriente.
La banda de conducción es la banda de nivel de energía superior donde se encuentran los electrones libres, que pueden moverse a lo largo del sólido. Estos electrones libres son responsables del flujo de corriente. La brecha de energía entre la banda de conducción y la banda de valencia se llama brecha de energía prohibida. Esta brecha determina si un material es un metal, un aislante o un semiconductor.
El tamaño de la brecha de energía prohibida determina si un sólido es un metal, un aislante o un semiconductor. Los metales no tienen brecha, los aislantes tienen una brecha grande y los semiconductores tienen una brecha moderada. El silicio tiene una brecha prohibida de 1.2 eV a 300 K.
En un cristal de silicio, los enlaces covalentes mantienen juntos los átomos, haciendo que el silicio sea eléctricamente neutro. Cuando un electrón se separa de su enlace covalente, deja un hueco. A medida que aumenta la temperatura, más electrones saltan a la banda de conducción, creando más huecos en la banda de valencia.
Diagrama de bandas de energía del silicio
El diagrama de bandas de energía del silicio muestra los niveles de energía de los electrones. En el silicio intrínseco, el nivel de Fermi está en medio de la brecha de energía. Dopear el silicio intrínseco con átomos donadores lo convierte en tipo n, moviendo el nivel de Fermi más cerca de la banda de conducción. Dopearlo con átomos aceptores lo convierte en tipo p, moviendo el nivel de Fermi más cerca de la banda de valencia.
Diagrama de bandas de energía del silicio intrínseco
Diagrama de bandas de energía del silicio extrínseco
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