¿Qué son los portadores excesivos en los semiconductores?

Exceso de portadores en semiconductores:una mirada más cercana

Los portadores sobrantes en los semiconductores son electrones y huecos que están presentes en el material más allá de sus concentraciones de equilibrio . Esto significa que son transportistas "extra" que normalmente no están ahí en condiciones normales.

Aquí hay un desglose:

Estado normal:

* Semiconductores intrínsecos (como el silicio puro o el germanio) tienen un número equilibrado de electrones en la banda de conducción y huecos en la banda de valencia, determinado por la temperatura del material. Este es el estado de equilibrio.

* Semiconductores extrínsecos (dopados con impurezas) tienen un desequilibrio de electrones y huecos debido a los átomos dopantes. Sin embargo, todavía existe una concentración de equilibrio de cada tipo de portador.

Entran en juego los excesos de transportistas:

* Estímulos externos: Cuando se aplican fuentes de energía externas como la luz (fotones) o un campo eléctrico, pueden excitar electrones de la banda de valencia a la banda de conducción, creando pares electrón-hueco. Esto da como resultado un exceso de electrones en la banda de conducción y huecos en la banda de valencia.

* Inyección: En dispositivos como diodos o transistores, los portadores se inyectan de una región a otra, lo que genera un exceso de portadores en la región receptora.

Puntos clave sobre el exceso de transportistas:

* Vida útil: Los transportistas excedentes tienen una vida útil limitada. Eventualmente se recombinan con su tipo opuesto (electrón con hueco) y regresan al estado de equilibrio. La vida útil está determinada por factores como la temperatura, la concentración de dopaje y los defectos del material.

* Difusión: El exceso de portadores tiende a difundirse desde áreas de mayor concentración a áreas de menor concentración. Este proceso es crucial en los dispositivos semiconductores, ya que ayuda a transportar la carga y contribuye al flujo de corriente.

* Importancia: El exceso de portadores es esencial para la funcionalidad de muchos dispositivos semiconductores. Son responsables de:

* Flujo actual: Actúan como portadores de carga en dispositivos como diodos, transistores y células solares.

* Fotoconductividad: El aumento de la conductividad de un semiconductor debido a la presencia de portadores excesivos generados por la luz.

* Emisión de luz: En los diodos emisores de luz (LED), la recombinación del exceso de portadores da como resultado la emisión de luz.

En resumen:

El exceso de portadores son desequilibrios temporales en las concentraciones de electrones y huecos en un semiconductor. Se generan mediante estímulos externos o inyección y desempeñan un papel crucial en el funcionamiento de numerosos dispositivos semiconductores. Comprender el exceso de portadores y su comportamiento es esencial para comprender el funcionamiento fundamental de la electrónica semiconductora.