Imagine una pieza de material semiconductor, como el silicio. Está lleno de átomos, cada uno con su propio núcleo y electrones en órbita. En el modelo más simple, tenemos dos tipos principales de portadores de carga:
1. Electrones gratis: Estos son electrones que han ganado suficiente energía para liberarse de los átomos de sus padres y deambular por el material. Pueden moverse fácilmente y contribuir a la corriente eléctrica cuando se aplica un campo eléctrico.
2. Agujeros: Estas no son partículas reales, sino más bien la ausencia de un electrón en la banda de valencia del átomo. Imagine un agujero como un lugar vacante donde debería ser * un electrón *. Cuando un electrón salta de un átomo a otro, dejando su ubicación original, se crea un agujero. Este agujero actúa como un portador de carga positivo porque atrae electrones cercanos.
Aquí hay un diagrama simplificado:
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+-----++-----++-----+
| Si | | Si | | Si |
+-----++-----++-----+
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e- | | e- | | e- | | mi-
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Agujero | | Agujero | | Agujero
+-----++-----++-----+
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* Electrones libres (E-) se muestran como pequeños puntos azules que se mueven al azar dentro del material.
* agujeros se representan como espacios vacíos en la estructura del átomo.
Ahora, consideremos un campo eléctrico:
Imagine aplicar un voltaje a través del semiconductor, creando un campo eléctrico. Este campo empujará electrones libres en una dirección y tirará de agujeros en la dirección opuesta. Este movimiento de electrones y agujeros libres constituye corriente eléctrica .
Así es como funciona:
* Electrones libres: El campo eléctrico los obliga a derivarse en la dirección opuesta al campo.
* agujeros: Si bien los agujeros en sí mismos no se mueven físicamente, los electrones cercanos se llenan que saltan hacia ellos. Esto crea una "reacción en cadena" de saltos de electrones, lo que hace que parezca que los agujeros en sí se están moviendo en la dirección del campo eléctrico.
En esencia, tanto los electrones y agujeros libres contribuyen al flujo de corriente al transportar cargas en direcciones opuestas bajo la influencia de un campo eléctrico.
Puntos clave:
* Los electrones y agujeros libres son portadores de carga en semiconductores.
* Los electrones libres se mueven libremente, mientras que los agujeros son la ausencia de electrones.
* Ambos contribuyen al flujo de corriente moviéndose en direcciones opuestas debajo de un campo eléctrico.
Este modelo simplificado proporciona una comprensión básica de cómo los electrones y agujeros libres contribuyen a la corriente eléctrica en semiconductores. El mecanismo real es más complejo e involucra la mecánica cuántica, pero esta ilustración ofrece un buen punto de partida.
