¿Cómo conducen los orificios la corriente?

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Tengo algunas preguntas acerca de los agujeros en un semiconductor. Cuando verifiqué la red, encontré que los agujeros se consideran una carga positiva equivalente y dicen que el agujero se mueve de un lugar a otro cuando está ocupado por un electrón, y los electrones dejan agujeros atrás, etc ...

Pero no pude encontrar una respuesta clara para el semiconductor tipo P. Está escrito que los agujeros en la banda de valencia aumentan, pero mi problema es que los retrasos y la reducción de la corriente no aumentan porque los agujeros atraen a los electrones y los llevan de la banda de conducción a la banda de valencia, y dado que la banda de conducción es la banda que permite que la corriente fluya, ¿no reducirá eso la corriente en lugar de aumentarla?

    
pregunta Mohamed Osama

3 respuestas

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No es cierto que la banda de valencia no pueda contribuir a la conducción. Eso es justo lo que sucede en los semiconductores de tipo P. El dopaje altera la estructura de la banda del semiconductor de modo que haya electrones (agujeros) "faltantes" en la banda de valencia. Esto permite que otros electrones se "muevan" de un átomo a uno cercano sin saltar a la banda de conducción: llenan un agujero "cerca de ellos", dejando un agujero "detrás de ellos". Este mecanismo está modelado por cargas virtuales (los agujeros) que se mueven en la dirección opuesta. Todo esto sucede en la banda de valencia, y esta es (intuitivamente) la razón por la cual la movilidad de los agujeros es menor que la de los electrones. La conducción real siempre se debe a los electrones en movimiento, pero cuando la conducción ocurre en la banda de valencia, todo es más "difícil" (la energía del movimiento de los electrones en movimiento orificio tras orificio es menor que la energía que tendrían si estuvieran en la banda de conducción) . Tenga en cuenta que esto es sólo una explicación cualitativa. Esto es algo en el ámbito de la mecánica cuántica y la física del estado sólido, y las ecuaciones involucradas son bastante desagradables.

Por cierto, lo que mencionas por "los agujeros atraen electrones de la banda de conducción" se llama recombinación . En un semiconductor de tipo P hay muy pocos electrones en la banda de conducción, y se deben a la generación térmica (cuanto mayor es la temperatura, mayor es la probabilidad de que se genere un par de orificios de electrones libres). Entonces, es cierto que muy pocos electrones en la banda de conducción contribuirán a la corriente en el semiconductor de tipo P (son los portadores minoritarios generados térmicamente). Pero la mayor parte de la corriente está soportada por agujeros "en movimiento" en la banda de valencia, como expliqué anteriormente.

    
respondido por el Lorenzo Donati
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Recuerdo cuando estaba siguiendo un curso de introducción sobre semiconductores, del cual puedo recordar algo que nunca antes había pensado. El significado básico de cómo conducen los orificios y tiene menos movilidad, y antes de entender cómo conduce una unión PN, se trata de burbujas: una burbuja de aire en el océano no se mueve hacia la superficie, es el agua que se desliza hacia abajo alrededor del Aire debido a la gravedad. Es intuitivo, entonces, que mover todo alrededor es más difícil, de lo que tiene menos movilidad. Este es el agujero virtual que parece moverse, como una burbuja que es empujada hacia arriba por la gravedad (que empuja hacia abajo, sin embargo).

La conducción de una unión PN es un poco más técnica, pero si entiendes los diagramas de bandas de una unión, es bastante fácil.

Buena suerte. :)

    
respondido por el thexeno
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Ya que hiciste una pregunta idéntica en física.SE, te daré una respuesta idéntica:

  

porque los agujeros de alguna manera atraerán electrones y los llevarán de la banda de conducción a la banda de valencia

La razón por la que un semiconductor de tipo p es de tipo p es que contiene impurezas aceptora . Estos son átomos que tienden a capturar electrones en estados localizados alrededor de su núcleo. Por ejemplo, el boro del grupo III es una impureza aceptora típica en el silicio.

Debido a que los electrones capturados están en estados localizados, no son libres de contribuir a la conducción.

Pero, considere si comenzamos con material intrínseco y comenzamos a aumentar la densidad de las impurezas del aceptor. En el material intrínseco, la banda de conducción tiene una ocupación muy baja, por lo que los electrones no pueden capturarse desde allí. En su lugar, son capturados de la banda de valencia, dejando agujeros detrás.

Y, de hecho, estos agujeros atraen electrones de la banda de conducción, pero para hacer material de tipo p normalmente se agregan muchas más impurezas (órdenes de magnitud más) que la densidad del portador intrínseco, por lo que simplemente no hay suficiente banda de conducción electrones para llenar los estados de aceptación o para rellenar los orificios resultantes de que los aceptadores atraigan electrones de valencia.

Otra forma de ver esto es mirar el nivel de Fermi. A medida que los aceptadores capturan electrones y crean agujeros, entonces sabemos que la ocupación de los estados de valencia ha disminuido. Dado que la ocupación del estado de valencia se reduce, nos damos cuenta de que el nivel de Fermi debe estar más cerca del borde de la banda de valencia que en el material intrínseco. Y dado que el nivel de Fermi está más cerca del borde de la banda de valencia, debe estar más alejado del borde de la banda de conducción, lo que resulta en menos electrones de banda de conducción que en el material intrínseco. En (cuasi) equilibrio encontramos un nivel de Fermi que proporciona un equilibrio estadístico entre la densidad de los orificios de la banda de valencia, la ocupación de los estados aceptores y la densidad de los electrones de la banda de conducción. Y esto nos dice en qué proporción los agujeros y los electrones están disponibles para llevar la corriente.

Versión corta: los agujeros pueden intentar atraer electrones de la banda de conducción todo lo que quieran, simplemente no hay suficientes electrones en el material tipo p para llenar todos los agujeros.

    
respondido por el The Photon

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