Existen dos mecanismos de conducción de corriente en un semiconductor:
Corriente de Arrastre. Producida por dos tipos de portadores de carga, a saber:
· Electrones Libres, como en el caso de los conductores.
· Electrones que saltan entre enlaces atómicos incompletos, ( huecos ) como se presenta en la Figura 2, en ella se representan, en un modelo de dos dimensiones, los enlaces covalentes de tres átomos de Silicio. Inicialmente el primer átomo presenta un enlace incompleto con su vecino de arriba, y hemos supuesto que el Campo Eléctrico externo está aplicado hacia la derecha, tal como se indica:
En la anterior Figura hemos supuesto que el relleno del hueco es producido por electrones del átomo vecino. Es posible que el hueco sea rellenado por un electrón libre del Cristal, con lo cual el hueco desaparece.
Se usa la letra n para indicar la concentración de portadores negativos ( electrones ) la cual se define como el número de electrones libres por unidad de volumen en un semiconductor. Similarmente, la letra p se usa para designar el número de huecos ( portadores positivos ) por unidad de volumen.
Los huecos del semiconductor son generados por dos procesos diferentes:
· Producidos naturalmente, como resultado de la generación térmica de pares electrón-hueco. Esta producción depende marcadamente de la temperatura.
· Producidos artificialmente, añadiendo al semiconductor átomos con valencia 3. Estas "impurezas" añadidas producen huecos en el semiconductor ya que uno de los cuatro vecinos no completa su enlace. Como estas impurezas producen un hueco que acepta electrones se le conocen como "Aceptoras". Como los huecos producidos por las impurezas aceptoras se comportan como cargas positivas, a estos semiconductores se les conoce como tipo p. La concentración de impurezas aceptoras se representa con el símbolo NA.
También es posible añadir al semiconductor impurezas con valencia 5. Estos átomos comparten cuatro electrones con los vecinos y les sobra uno que con muy poca energía térmica se convierte en un electrón libre. A los semiconductores dopados con estas impurezas "Donadoras" de electrones ( negativas ) se les conoce como tipo n. La concentración de impurezas donadoras se representa con el símbolo ND.
De acuerdo con la Ley de Ohm, la expresión para la Densidad de Corriente de arrastre en un semiconductor es:
Siendo q el valor absoluto de la carga del electrón, E el Campo Eléctrico responsable de la conducción, s la conductividad y donde mn y mp son las movilidades de electrones y huecos respectivamente, las cuales dependen de la temperatura, siendo mn > mp.
Corriente de Difusión. Ésta corriente aparece en forma espontánea cuando de un lado del semiconductor hay mayor concentración de portadores que en otro lado, es decir, cuando existe un gradiente de concentración de portadores. Es un efecto puramente estadístico-térmico similar al que se produce cuando una gota de tinta cae en un vaso de agua en reposo, o cuando en una esquina de un cuarto cerrado ( sin brisa ) se abre una botella con perfume. En todos estos casos la difusión ocurre automáticamente. De la misma manera, la corriente de difusión en un semiconductor no necesita campo eléctrico externo aplicado para producirse.
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