{"id":113142,"date":"2021-09-02T23:32:20","date_gmt":"2021-09-02T22:32:20","guid":{"rendered":"https:\/\/material-properties.org\/que-es-la-semiconductividad-teoria-de-bandas-definicion\/"},"modified":"2021-09-02T23:32:20","modified_gmt":"2021-09-02T22:32:20","slug":"que-es-la-semiconductividad-teoria-de-bandas-definicion","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/material-properties.org\/es\/que-es-la-semiconductividad-teoria-de-bandas-definicion\/","title":{"rendered":"\u00bfQu\u00e9 es la semiconductividad? &#8211; Teor\u00eda de bandas &#8211; Definici\u00f3n"},"content":{"rendered":"<p><span><div class=\"su-quote su-quote-style-default\"><div class=\"su-quote-inner su-u-clearfix su-u-trim\"> La semiconductividad est\u00e1 determinada por la brecha de energ\u00eda entre las bandas de valencia y conducci\u00f3n.\u00a0Para entender qu\u00e9 es un semiconductor, tenemos que definir estos t\u00e9rminos.\u00a0Propiedades del material <\/div><\/div><\/span><\/p>\n<p><span><div class=\"su-divider su-divider-style-dotted\" style=\"margin:15px 0;border-width:2px;border-color:#999999\"><\/div><\/span><\/p>\n<p><span><div  class=\"lgc-column lgc-grid-parent lgc-grid-100 lgc-tablet-grid-100 lgc-mobile-grid-100 lgc-equal-heights \"><div  class=\"inside-grid-column\">\n<p><span>En general, los\u00a0<\/span><strong><span>semiconductores<\/span><\/strong><span>\u00a0son materiales, inorg\u00e1nicos u org\u00e1nicos, que tienen la capacidad de controlar su conducci\u00f3n en funci\u00f3n de la estructura qu\u00edmica, la temperatura, la iluminaci\u00f3n y la presencia de dopantes.\u00a0El nombre\u00a0<\/span><strong><span>semiconductor<\/span><\/strong><span>\u00a0proviene del hecho de que estos materiales tienen una\u00a0<\/span><strong><span>conductividad el\u00e9ctrica<\/span><\/strong><span>\u00a0entre la de un metal, como el cobre, oro, etc. y un aislante, como el vidrio.\u00a0Tienen una\u00a0<\/span><strong><span>brecha de energ\u00eda de<\/span><\/strong><span>\u00a0menos de 4eV (aproximadamente 1eV).\u00a0En la f\u00edsica del estado s\u00f3lido, esta brecha de energ\u00eda o banda prohibida es un rango de energ\u00eda entre la banda de valencia y la banda de conducci\u00f3n donde los estados de electrones est\u00e1n prohibidos.\u00a0A diferencia de los conductores, los electrones en un semiconductor deben obtener energ\u00eda (por ejemplo, de radiaci\u00f3n ionizante) para cruzar la banda prohibida y alcanzar la banda de conducci\u00f3n.\u00a0<\/span><strong><span>Las propiedades de los semiconductores<\/span><\/strong><span>\u00a0est\u00e1n determinadas por la brecha de energ\u00eda entre las bandas de valencia y conducci\u00f3n.\u00a0Para entender qu\u00e9 es un semiconductor, tenemos que definir estos t\u00e9rminos.<\/span><\/p>\n<h2><span>Propiedades de los semiconductores<\/span><\/h2>\n<p><span>Para comprender la diferencia entre\u00a0<\/span><strong><span>metales<\/span><\/strong><span>\u00a0,\u00a0<\/span><strong><span>semiconductores<\/span><\/strong><span>\u00a0y\u00a0<\/span><strong><span>aislantes el\u00e9ctricos<\/span><\/strong><span>\u00a0, tenemos que definir los siguientes t\u00e9rminos de la f\u00edsica del estado s\u00f3lido:<\/span><\/p>\n<ul>\n<li><strong><a href=\"https:\/\/material-properties.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/Valence-Band-Conduction-Band-Band-Gap.png\"><img decoding=\"async\" loading=\"lazy\" class=\"alignright wp-image-26111\" src=\"https:\/\/material-properties.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/Valence-Band-Conduction-Band-Band-Gap.png\" alt=\"Banda de valencia - Banda de conducci\u00f3n - Brecha de banda\" width=\"469\" height=\"324\" \/><\/a><span>Banda de Valencia<\/span><\/strong><span>\u00a0.\u00a0En f\u00edsica del estado s\u00f3lido, la\u00a0<\/span><strong><span>banda de valencia<\/span><\/strong><span>\u00a0y la\u00a0<strong>banda de\u00a0<\/strong><\/span><strong><span>conducci\u00f3n<\/span><\/strong><span>\u00a0son las bandas m\u00e1s cercanas al\u00a0<\/span><strong><span>nivel de Fermi<\/span><\/strong><span>\u00a0y, por lo tanto, determinan la conductividad el\u00e9ctrica del s\u00f3lido.\u00a0En los aislantes el\u00e9ctricos y semiconductores, la banda de valencia es el rango m\u00e1s alto de energ\u00edas electr\u00f3nicas en el que los electrones est\u00e1n normalmente presentes a la temperatura del cero absoluto.\u00a0Por ejemplo, un\u00a0\u00e1tomo de\u00a0<\/span><strong><span>silicio<\/span><\/strong><span>\u00a0tiene catorce electrones.\u00a0En el estado fundamental, est\u00e1n dispuestos en la configuraci\u00f3n electr\u00f3nica\u00a0<\/span><strong><span>[Ne] 3s\u00a0<\/span><sup><span>2<\/span><\/sup><span>\u00a03p\u00a0<\/span><sup><span>2<\/span><\/sup><\/strong><span>\u00a0.\u00a0De estos,\u00a0<\/span><strong><span>cuatro son electrones de valencia.<\/span><\/strong><span>, ocupando el orbital 3s y dos de los orbitales 3p.\u00a0La distinci\u00f3n entre las bandas de valencia y conducci\u00f3n no tiene sentido en los metales, porque la conducci\u00f3n ocurre en una o m\u00e1s bandas parcialmente llenas que adquieren las propiedades de las bandas de valencia y conducci\u00f3n.<\/span><\/li>\n<li><strong><span>Banda de conducci\u00f3n<\/span><\/strong><span>\u00a0.\u00a0En f\u00edsica del estado s\u00f3lido, la banda de valencia y la banda de conducci\u00f3n son las bandas m\u00e1s cercanas al nivel de Fermi y, por lo tanto, determinan la conductividad el\u00e9ctrica del s\u00f3lido.\u00a0En aislantes el\u00e9ctricos y semiconductores, la\u00a0<\/span><strong><span>banda de conducci\u00f3n<\/span><\/strong><span>\u00a0es el rango m\u00e1s bajo de\u00a0<\/span><strong><span>estados electr\u00f3nicos vac\u00edos<\/span><\/strong><span>\u00a0.\u00a0En un gr\u00e1fico de la estructura de la banda electr\u00f3nica de un material, la banda de valencia se encuentra por debajo del nivel de Fermi, mientras que la\u00a0<\/span><strong><span>banda de conducci\u00f3n<\/span><\/strong><span>\u00a0se encuentra por encima de \u00e9l.\u00a0En los semiconductores, los\u00a0<\/span><a href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-power\/reactor-physics\/atomic-nuclear-physics\/fundamental-particles\/what-is-electron-properties-of-electron\/\"><span>electrones<\/span><\/a><span>\u00a0pueden alcanzar la banda de conducci\u00f3n, cuando son\u00a0<\/span><strong><span>excitados<\/span><\/strong><span>\u00a0, por ejemplo, por\u00a0<\/span><a href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-power\/reactor-physics\/atomic-nuclear-physics\/radiation\/ionizing-radiation\/\"><span>radiaci\u00f3n ionizante<\/span><\/a><span>\u00a0(es decir, deben obtener energ\u00eda superior a la\u00a0<strong><sub>brecha<\/sub><\/strong><\/span><strong><span>\u00a0E<\/span><\/strong><span>).\u00a0Por ejemplo, el diamante es un semiconductor de banda ancha (E\u00a0<\/span><sub><span>gap\u00a0<\/span><\/sub><span>\u00a0= 5,47 eV) con un alto potencial como material de dispositivo electr\u00f3nico en muchos dispositivos.\u00a0Por otro lado, el germanio tiene una peque\u00f1a energ\u00eda de banda prohibida (E\u00a0<\/span><sub><span>gap<\/span><\/sub><span>\u00a0= 0,67 eV), que requiere operar el detector a temperaturas criog\u00e9nicas.\u00a0La distinci\u00f3n entre las bandas de valencia y conducci\u00f3n no tiene sentido en los metales, porque la conducci\u00f3n ocurre en una o m\u00e1s bandas parcialmente llenas que adquieren las propiedades de las bandas de valencia y conducci\u00f3n.<\/span><\/li>\n<li><strong><span>Band Gap<\/span><\/strong><span>\u00a0.\u00a0En la f\u00edsica del estado s\u00f3lido, la\u00a0<\/span><strong><span>brecha de energ\u00eda<\/span><\/strong><span>\u00a0o la\u00a0<\/span><strong><span>brecha de banda<\/span><\/strong><span>\u00a0es un rango de energ\u00eda entre la banda de valencia y la banda de conducci\u00f3n donde los estados de electrones est\u00e1n prohibidos.\u00a0A diferencia de los conductores, los electrones en un semiconductor deben obtener energ\u00eda (por ejemplo, de radiaci\u00f3n ionizante) para cruzar la banda prohibida y alcanzar la banda de conducci\u00f3n.\u00a0<\/span><strong><span>Los huecos de las bandas<\/span><\/strong><span>\u00a0son naturalmente diferentes para diferentes materiales.\u00a0Por ejemplo, el diamante es un semiconductor de banda ancha (E\u00a0<\/span><sub><span>gap\u00a0<\/span><\/sub><span>\u00a0= 5,47 eV) con un alto potencial como material de dispositivo electr\u00f3nico en muchos dispositivos.\u00a0Por otro lado, el germanio tiene una peque\u00f1a energ\u00eda de banda prohibida (E\u00a0<\/span><sub><span>gap<\/span><\/sub><span>\u00a0= 0,67 eV), que requiere operar el detector a temperaturas criog\u00e9nicas.<\/span><\/li>\n<li><strong><span>Nivel Fermi<\/span><\/strong><span>\u00a0.\u00a0El t\u00e9rmino \u00abnivel de Fermi\u00bb proviene de la\u00a0<\/span><strong><span>estad\u00edstica<\/span><\/strong><span>\u00a0de\u00a0<strong>Fermi-Dirac<\/strong>\u00a0, que describe una distribuci\u00f3n de part\u00edculas sobre estados de energ\u00eda en sistemas que consisten en fermiones (electrones) que obedecen al\u00a0<\/span><a href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-power\/reactor-physics\/atomic-nuclear-physics\/atomic-theory\/pauli-exclusion-principle\/\"><span>principio de exclusi\u00f3n de Pauli<\/span><\/a><span>\u00a0.\u00a0Dado que no pueden existir en estados de energ\u00eda id\u00e9nticos, el nivel de Fermi es el t\u00e9rmino utilizado para describir la parte superior de la colecci\u00f3n de\u00a0<\/span><strong><span>niveles de energ\u00eda<\/span><\/strong><span>\u00a0de\u00a0<strong>electrones<\/strong>\u00a0a\u00a0<\/span><a href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-engineering\/<a href=\"https:\/\/modern-physics.org\/thermodynamics\/\">thermodynamics<\/a>\/thermodynamic-properties\/what-is-temperature-physics\/absolute-zero-temperature\/\u00bb><span>la temperatura del cero absoluto<\/span><span>\u00a0.\u00a0El\u00a0<\/span><strong><span>nivel de Fermi<\/span><\/strong><span>\u00a0es la superficie del\u00a0<strong>mar<\/strong>\u00a0de\u00a0<\/span><strong><span>Fermi<\/span><\/strong><span>en el cero absoluto, donde ning\u00fan electr\u00f3n tendr\u00e1 suficiente energ\u00eda para elevarse por encima de la superficie.\u00a0En los metales, el nivel de Fermi se encuentra en la banda de conducci\u00f3n hipot\u00e9tica que da lugar a electrones de conducci\u00f3n libres.\u00a0En los semiconductores, la posici\u00f3n del nivel de Fermi est\u00e1 dentro de la banda prohibida, aproximadamente en el medio de la banda prohibida.<\/span><\/li>\n<li><strong><a href=\"https:\/\/material-properties.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/extrinsic-doped-semiconductor-p-type-acceptor.png\"><img decoding=\"async\" loading=\"lazy\" class=\"alignright wp-image-26108\" src=\"https:\/\/material-properties.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/extrinsic-doped-semiconductor-p-type-acceptor.png\" alt=\"extr\u00ednseco - semiconductor dopado - tipo p - aceptor\" width=\"569\" height=\"392\" \/><\/a><span>Par de agujeros de electrones<\/span><\/strong><span>\u00a0.\u00a0En el semiconductor,\u00a0<\/span><strong><span>los portadores de carga libres<\/span><\/strong><span>\u00a0son\u00a0<\/span><strong><span>electrones<\/span><\/strong><span>\u00a0y\u00a0<\/span><strong><span>huecos de<\/span><\/strong><span>\u00a0electrones (pares de electrones-huecos).\u00a0Los electrones y huecos se crean por\u00a0<\/span><strong><span>excitaci\u00f3n de electrones<\/span><\/strong><span>\u00a0desde la banda de valencia a la banda de conducci\u00f3n.\u00a0Un agujero de electrones (a menudo llamado simplemente agujero) es la falta de un electr\u00f3n en una posici\u00f3n en la que podr\u00eda existir en un\u00a0<\/span><a href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-power\/reactor-physics\/atomic-nuclear-physics\/atom-properties-of-atoms\/\"><span>\u00e1tomo.<\/span><\/a><span>o red at\u00f3mica.\u00a0Es uno de los dos tipos de portadores de carga que se encargan de crear corriente el\u00e9ctrica en materiales semiconductores.\u00a0Dado que en un \u00e1tomo normal o una red cristalina la carga negativa de los electrones se equilibra con la carga positiva de los n\u00facleos at\u00f3micos, la ausencia de un electr\u00f3n deja una carga neta positiva en la ubicaci\u00f3n del agujero.\u00a0Los agujeros cargados positivamente pueden moverse de un \u00e1tomo a otro en materiales semiconductores cuando los electrones abandonan sus posiciones.\u00a0Cuando un electr\u00f3n se encuentra con un agujero, se recombinan y estos portadores libres desaparecen efectivamente.\u00a0La recombinaci\u00f3n significa que un electr\u00f3n que ha sido excitado desde la banda de valencia a la banda de conducci\u00f3n vuelve al estado vac\u00edo en la banda de valencia, conocido como los huecos.<\/span><\/li>\n<\/ul>\n<p><span>La conductividad de un semiconductor se puede modelar en t\u00e9rminos de la\u00a0<\/span><strong><span>teor\u00eda de bandas de los s\u00f3lidos<\/span><\/strong><span>\u00a0.\u00a0El modelo de banda de un semiconductor sugiere que a temperaturas ordinarias existe una posibilidad finita de que los electrones puedan alcanzar la banda de conducci\u00f3n y contribuir a la conducci\u00f3n el\u00e9ctrica.\u00a0En el semiconductor, los portadores de carga libre (pares de electrones y huecos) se crean mediante la excitaci\u00f3n del electr\u00f3n desde la banda de valencia a la banda de conducci\u00f3n.\u00a0Esta excitaci\u00f3n dej\u00f3 un hueco en la banda de valencia que se comporta como carga positiva y se crea un par electr\u00f3n-hueco.\u00a0Los agujeros a veces pueden ser confusos, ya que no son part\u00edculas f\u00edsicas de la forma en que lo son los electrones, sino que son la ausencia de un electr\u00f3n en un \u00e1tomo.\u00a0<\/span><strong><span>Los agujeros pueden moverse de un \u00e1tomo a otro<\/span><\/strong><span>\u00a0en materiales semiconductores cuando los electrones abandonan sus posiciones.<\/span><\/p>\n<p><span><\/span><\/p><\/div><\/div><\/span><\/p>\n<p><span><div  class=\"lgc-column lgc-grid-parent lgc-grid-100 lgc-tablet-grid-100 lgc-mobile-grid-100 lgc-equal-heights \"><div  class=\"inside-grid-column\"> <div class=\"su-spoiler su-spoiler-style-default su-spoiler-icon-arrow\" data-anchor=\"References\" data-scroll-offset=\"0\" data-anchor-in-url=\"no\"><div class=\"su-spoiler-title\" tabindex=\"0\" role=\"button\"><span class=\"su-spoiler-icon\"><\/span>References:<\/div><div class=\"su-spoiler-content su-u-clearfix su-u-trim\">\n<p><strong><span>Protecci\u00f3n de radiaci\u00f3n:<\/span><\/strong><\/p>\n<ol>\n<li><span>Knoll, Glenn F., Detecci\u00f3n y medici\u00f3n de radiaci\u00f3n, cuarta edici\u00f3n, Wiley, 8\/2010.\u00a0ISBN-13: 978-0470131480.<\/span><\/li>\n<li><span>Stabin, Michael G., Protecci\u00f3n radiol\u00f3gica y dosimetr\u00eda: Introducci\u00f3n a la f\u00edsica de la salud, Springer, 10\/2010.\u00a0ISBN-13: 978-1441923912.<\/span><\/li>\n<li><span>Martin, James E., F\u00edsica para la protecci\u00f3n radiol\u00f3gica, tercera edici\u00f3n, Wiley-VCH, 4\/2013.\u00a0ISBN-13: 978-3527411764.<\/span><\/li>\n<li><span>USNRC, CONCEPTOS DE REACTORES NUCLEARES<\/span><\/li>\n<li><span>Departamento de Energ\u00eda, Instrumentaci\u00f3n y Control de EE. UU.\u00a0DOE Fundamentals Handbook, Volumen 2 de 2. Junio \u200b\u200bde 1992.<\/span><\/li>\n<\/ol>\n<p><strong><span>F\u00edsica nuclear y de reactores:<\/span><\/strong><\/p>\n<ol>\n<li><span>JR Lamarsh, Introducci\u00f3n a la teor\u00eda de los reactores nucleares, 2\u00aa ed., Addison-Wesley, Reading, MA (1983).<\/span><\/li>\n<li><span>JR Lamarsh, AJ Baratta, Introducci\u00f3n a la ingenier\u00eda nuclear, 3d ed., Prentice-Hall, 2001, ISBN: 0-201-82498-1.<\/span><\/li>\n<li><span>WM Stacey, F\u00edsica de reactores nucleares, John Wiley &amp; Sons, 2001, ISBN: 0-471-39127-1.<\/span><\/li>\n<li><span>Glasstone, Sesonske.\u00a0Ingenier\u00eda de Reactores Nucleares: Ingenier\u00eda de Sistemas de Reactores, Springer;\u00a04a edici\u00f3n, 1994, ISBN: 978-0412985317<\/span><\/li>\n<li><span>WSC Williams.\u00a0F\u00edsica nuclear y de part\u00edculas.\u00a0Prensa de Clarendon;\u00a01 edici\u00f3n, 1991, ISBN: 978-0198520467<\/span><\/li>\n<li><span>GRKeepin.\u00a0F\u00edsica de la cin\u00e9tica nuclear.\u00a0Addison-Wesley Pub.\u00a0Co;\u00a01a edici\u00f3n, 1965<\/span><\/li>\n<li><span>Robert Reed Burn, Introducci\u00f3n a la operaci\u00f3n de reactores nucleares, 1988.<\/span><\/li>\n<li><span>Departamento de Energ\u00eda, F\u00edsica Nuclear y Teor\u00eda de Reactores de EE. UU.\u00a0DOE Fundamentals Handbook, Volumen 1 y 2. Enero de 1993.<\/span><\/li>\n<li><span>Paul Reuss, F\u00edsica de neutrones.\u00a0EDP \u200b\u200bSciences, 2008. ISBN: 978-2759800414.<\/span><\/li>\n<\/ol>\n<p><span><\/span><\/p><\/div><\/div> <div class=\"su-divider su-divider-style-dotted\" style=\"margin:15px 0;border-width:2px;border-color:#999999\"><\/div> <\/div><\/div> <div  class=\"lgc-column lgc-grid-parent lgc-grid-33 lgc-tablet-grid-33 lgc-mobile-grid-100 lgc-equal-heights \"><div  class=\"inside-grid-column\"> [ \/ lgc_column] <div  class=\"lgc-column lgc-grid-parent lgc-grid-33 lgc-tablet-grid-33 lgc-mobile-grid-100 lgc-equal-heights \"><div  class=\"inside-grid-column\"><\/div><\/div>\n<h2><span>Ver tambi\u00e9n:<\/span><\/h2>\n<p><span>Propiedades de los semiconductores <a href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-engineering\/radiation-detection\/semiconductor-detectors\/what-are-semiconductors-properties-of-semiconductors\/\" class=\"su-button su-button-style-flat\" style=\"color:# 606060;background-color:# ffffff;border-color:# ffffff;border-radius:10px;-moz-border-radius:10px;-webkit-border-radius:10px\" target=\"_self\"><span style=\"color:# 606060;padding:7px 20px;font-size:16px;line-height:24px;border-color:# ffffff;border-radius:10px;-moz-border-radius:10px;-webkit-border-radius:10px;text-shadow:0px 0px 0px # 000000;-moz-text-shadow:0px 0px 0px # 000000;-webkit-text-shadow:0px 0px 0px # 000000\"><i class=\"sui sui-link\" style=\"font-size:16px;color:# 5d5d5d\"><\/i>  <\/span><\/a> [ \/ lgc_column] <div  class=\"lgc-column lgc-grid-parent lgc-grid-33 lgc-tablet-grid-33 lgc-mobile-grid-100 lgc-equal-heights \"><div  class=\"inside-grid-column\"><\/div><\/div> <\/span><\/p><\/div><\/div><\/span><\/p>\n<p><span><div class=\"su-divider su-divider-style-dotted\" style=\"margin:15px 0;border-width:2px;border-color:#999999\"><\/div><\/span><\/p>\n<p><span>Esperamos que este art\u00edculo,\u00a0<\/span><strong><span>Semiconductividad &#8211; Teor\u00eda de bandas<\/span><\/strong><span>\u00a0, le ayude.\u00a0Si es as\u00ed,\u00a0<\/span><strong><span>danos un me gusta<\/span><\/strong><span>\u00a0en la barra lateral.\u00a0El objetivo principal de este sitio web es ayudar al p\u00fablico a conocer informaci\u00f3n importante e interesante sobre los materiales y sus propiedades.<\/span><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Esperamos que este art\u00edculo,\u00a0Semiconductividad &#8211; Teor\u00eda de bandas\u00a0, le ayude.\u00a0Si es as\u00ed,\u00a0danos un me gusta\u00a0en la barra lateral.\u00a0El objetivo principal de este sitio web es ayudar al p\u00fablico a conocer informaci\u00f3n importante e interesante sobre los materiales y sus propiedades.<\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[4],"tags":[],"yoast_head":"<!-- This site is optimized with the Yoast SEO plugin v21.2 - https:\/\/yoast.com\/wordpress\/plugins\/seo\/ -->\n<title>\u00bfQu\u00e9 es la semiconductividad? - Teor\u00eda de bandas - Definici\u00f3n<\/title>\n<meta name=\"description\" content=\"La semiconductividad est\u00e1 determinada por la brecha de energ\u00eda entre las bandas de valencia y conducci\u00f3n. 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