La energía para la excitación se puede obtener de diferentes formas. Los pares de agujeros de electrones también se generan constantemente a partir de energía térmica, en ausencia de cualquier fuente de energía externa. La excitación térmica no requiere ninguna otra forma de impulso de arranque. Este fenómeno ocurre también a temperatura ambiente. Es causada por impurezas, irregularidades en la estructura reticular o por dopantes. Depende en gran medida de la brecha E (una distancia entre la valencia y la banda de conducción), de modo que para una brecha E más bajaaumenta un número de portadores de carga excitados térmicamente. Dado que la excitación térmica produce el ruido del detector, se requiere enfriamiento activo para algunos tipos de semiconductores (por ejemplo, germanio). Los detectores basados en silicio tienen un ruido suficientemente bajo incluso a temperatura ambiente. Esto se debe a la gran banda prohibida del silicio (Egap = 1,12 eV), que nos permite operar el detector a temperatura ambiente, pero se prefiere la refrigeración para reducir el ruido. Tenga en cuenta que la energía de un solo fotón del espectro de luz visible es comparable con estos huecos de banda. Los fotones de longitudes de onda de 700 nm a 400 nm tienen energías de 1,77 eV 3,10 eV. Como resultado, también la luz visible puede excitar electrones a la banda de conducción. En realidad, este es el principio de los paneles fotovoltaicos que generan corriente eléctrica.
En general, los semiconductores son materiales, inorgánicos u orgánicos, que tienen la capacidad de controlar su conducción en función de la estructura química, la temperatura, la iluminación y la presencia de dopantes. El nombre semiconductor proviene del hecho de que estos materiales tienen una conductividad eléctrica entre la de un metal, como el cobre, oro, etc. y un aislante, como el vidrio. Tienen una brecha de energía de menos de 4eV (aproximadamente 1eV). En la física del estado sólido, esta brecha de energía o banda prohibida es un rango de energía entre la banda de valencia y la banda de conducción donde los estados de electrones están prohibidos. A diferencia de los conductores, los electrones en un semiconductor deben obtener energía (por ejemplo, de radiación ionizante) para cruzar la banda prohibida y alcanzar la banda de conducción.Excitación óptica y térmica en semiconductores
Excitación térmica
Excitación óptica
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