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Banda Prohibida

Visión de Conjunto

  1. El intervalo de banda es la cantidad mínima de energía necesaria para un electrón de liberarse de su estado de enlace.
  2. Cuando se cumple la energía de banda prohibida, el electrón es excitado a un estado libre, y por lo tanto puede participar en la conducción.
  3. La brecha de banda determina la cantidad de energía que se necesita del sol para la conducción, así como la cantidad de energía que se genera.
  4. Un agujero se crea donde el electrón estaba obligado anteriormente. Este agujero también participa en la conducción.

La banda prohibida de un semiconductor es la energía mínima necesaria para excitar un electrón desde su estado ligado a un estado libre que le permita participar en la conducción. La estructura de bandas de un semiconductor da la energía de los electrones en el eje Y se llama un "diagrama de banda". El menor nivel de energía de un semiconductor se denomina "banda de valencia" (EV) y el nivel de energía en el que un electrón puede ser considerado libre se llama "banda de conducción" (EC). La banda prohibida (EG) es la diferencia de energía entre el estado ligado y el estado libre, entre la banda de valencia y la banda de conducción. Por lo tanto, la banda prohibida es la energía mínima necesaria para excitar el electrón de manera que pueda participar en la conducción.

Esquema de las bandas de energía de los electrones en un sólido.

Una vez que el electrón se excita a la banda de conducción, es libre para moverse sobre el semiconductor y participar en la conducción. Sin embargo, la excitación de un electrón a la banda de conducción también permitirá un proceso de conducción adicional para tomar su lugar dejado. La excitación de un electrón a la banda de conducción deja tras de sí un espacio vacío para un electrón. Un electrón de un átomo vecino puede moverse en este espacio vacío. Cuando este electrón se mueve, que deja tras de otro espacio. El movimiento continuo del espacio para un electrón, llamado un "agujero" y se puede ilustrar como el movimiento de una partícula cargada positivamente a través de la estructura cristalina. En consecuencia, la excitación de un electrón a la banda de conducción no resulta sólo en un electrón en la banda de conducción, sino también en un agujero en la banda de valencia. Así, tanto el electrón y el hueco pueden participar en la conducción y se llaman "portadores".

El concepto de un "agujero" en movimiento es análogo al de una burbuja en un líquido. A pesar de que en realidad es el líquido que se mueve, es más fácil para describir el movimiento de la burbuja que va en la dirección opuesta.