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Bandas de Energía - Dieléctricos, Semiconductores y Metales

Enviado por Pablo Turmero



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Bandas de energía Los electrones en un átomo solo toman ciertos valores de energía discretos. En un sólido cada nivel atómico se junta en muchos niveles de energía cercanos formando bandas de energía. De acuerdo con el principio de exclusión de Pauli solamente dos electrones (con diferente spin) pueden ocupar un nivel de energía atómico con un conjunto de números cuánticos n, l y m. 2N electrones deben ocupar una banda de energía conteniendo N niveles de energía. Al igual que en los átomos los niveles de energía más bajos se llenan primero y los más altos quedan vacíos, así las bandas de energía más bajas son llenados y las bandas de más alta energía están vacías. Las bandas de energía permitidas están separadas por estados o bandas de energía prohibidas. Las bandas vacías o parcialmente llenas se llaman bandas de conducción y las bandas completamente llenas por electrones de valencia se llaman bandas de valencia.
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Electrón libre   gap Banda de Valencia Banda de Conducción  
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MASA EFECTIVA. Cerca del mínimo de conducción la dependencia de la energía del electrón en el vector de onda puede ser aproximada a una función parabólica similar a la del electrón en el espacio libre. Sin embargo, la curvatura de esta dependencia es diferente a la del espacio libre, así como las direcciones cristalográficas son diferentes y la curvatura depende de la dirección. Para encontrar su forma se introduce el tensor de masa efectiva son componentes definidos como: Banda de Valencia   Banda de Conducción  
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Primera zona de Brillouin de FCC     Superficies esféricas de igual energía (GaAs).  
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Superficies elipsoidales de igual energía (Si).   Iguales Valle L Valle X         E Hoyos pesados Hoyos ligeros Banda Split-off Arseniuro de Galio recordar que [001] y [010] [111] y [111] son equivalentes para la simétrica cúbica      
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Valle L Valle X       E     Hoyos pesados Hoyos ligeros Banda Split-off Silicio Cuando iluminamos con luz un semiconductor, un electrón de la banda de valencia toma energía del fotón y experimenta una transición a la banda de conducción. A esta transición se llama transición interbanda o absorción de fotones. Cuando un campo eléctrico es ampliado a semiconductor (ejemplo: GaAs), los portadores de carga gana energía del campo eléctrico y ocupan estados de energía más altos.  
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Campo eléctrico alto Los electrones primero ocupan estados de energía en el mínimo más alto (L) de la banda de conducción.
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