Las corrientes de desplazamiento son debidas a la existencia de un campo eléctrico en el interior de un semiconductor. Este campo eléctrico actúa tanto sobre electrones como sobre los huecos. Este mecanismo ya fue estudiado en el tema de corriente eléctrica, aunque centrado entonces en la corriente en los conductores. En él ya se estudió el concepto de velocidad de arrastre y su relación con el campo eléctrico. En el caso de los semiconductores, al existir dos tipos de portadores, tendremos dos velocidades de arrastre diferentes para huecos y para electrones, y por tanto movilidades distintas para electrones µn, y para huecos µp. De este modo, al aplicar un campo eléctrico, las velocidades de electrones y huecos serán:
puede observarse que los electrones se mueven en sentido contrario al campo aplicado al tener carga negativa. En todo momento el subíndice n hace referencia a los electrones, y p a los huecos.
De este modo, las densidades de corriente de desplazamiento producidas por ambos portadores serán:
siendo n y p la concentración de electrones y huecos respectivamente, y qe la carga del electrón en valor absoluto. A pesar de moverse electrones y huecos en sentido contrario, sin embargo, tanto Jndes como Jpdes tienen el mismo sentido (el mismo que el campo aplicado). La densidad de corriente de desplazamiento total será la suma de ambas:
Si admitimos un comportamiento óhmico del semiconductor, podemos aplicar la ley de Ohm microscópica, y así obtener la conductividad del semiconductor en función de las concentraciones de portadores:
Si se trata de un conductor intrínseco, n = p = ni, por lo tanto:
En el caso de semiconductores extrínsecos, dado que la concentración de portadores mayoritarios es mucho mayor que la de portadores minoritarios, se podrá despreciar la participación de los portadores minoritarios en la conductividad, y por lo tanto la conductividad en cada tipo de semiconductor será la señalada en la figura:
En la Tabla siguiente se muestra los valores de movilidades, conductividades y concentraciones intrínsecas de dos semiconductores a 27 ºC (germanio y silicio) comparadas con las de dos conductores (hierro y cobre). Hay que resaltar el hecho de las bajas movilidades de los electrones en los conductores, lo que se interpreta porque las velocidades de arrastre en ellos es menor, pues no olvidemos que la concentración de portadores es mayor. También hay que observar las diferencias entre las conductividades entre conductores y semiconductores.
Ider Guerrero
EES
Secc:1
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