Este artículo: Fórmula del Semiconductor Intrínseco analiza una de las fórmulas más importantes de la física. Descubre con nosotros las leyes principales de esta fórmula.
Introducción a la Fórmula del Semiconductor Intrínseco
Un semiconductor intrínseco es aquel material semiconductor que está altamente purificado y no contiene impurezas (átomos de otro elemento). Estos materiales son esenciales en la electrónica y juegan un papel crítico en dispositivos como diodos y transistores. La conductividad eléctrica en semiconductores intrínsecos es un resultado directo de la generación de pares electrón-hueco debido a la energía térmica.
Naturaleza de los Semiconductores Intrínsecos
En condiciones normales, cada átomo de un semiconductor está vinculado a sus vecinos por enlaces covalentes, que utilizan electrones compartidos para mantenerse unidos. A temperatura ambiente, algunos de estos enlaces se rompen debido a la energía térmica, creando electrones libres y huecos (las posiciones vacantes que dejan esos electrones). Ambos, electrones y huecos, contribuyen a la conductividad del semiconductor.
El número de electrones y huecos en un semiconductor intrínseco es igual, y su concentración puede ser descrita por la ecuación:
\[
n_i = p_i
\]
Donde \(n_i\) representa la concentración de electrones libres y \(p_i\) es la concentración de huecos.
Fórmula de la Concentración Intrínseca
La concentración intrínseca o densidad intrínseca de portadores de carga (\(n_i\)) en un semiconductor es un término que determina la concentración de pares electrón-hueco generados térmicamente en un semiconductor intrínseco a una temperatura dada. La fórmula que describe la concentración intrínseca es:
\[
n_i = \sqrt{N_c N_v} e^{-\frac{E_g}{2kT}}
\]
Donde:
- \(N_c\) es la densidad efectiva de estados en la banda de conducción.
- \(N_v\) es la densidad efectiva de estados en la banda de valencia.
- \(E_g\) es la energía de banda prohibida, o bandgap, del semiconductor.
- \(k\) es la constante de Boltzmann.
- \(T\) es la temperatura absoluta en Kelvin.
- \(e\) es la base del logaritmo natural.
Esta ecuación describe cómo la concentración de portadores de carga en un semiconductor puro varía con la temperatura y la energía de banda prohibida del material. A mayor temperatura, mayor energía térmica disponible, lo que aumenta la generación de pares electrón-hueco y, por lo tanto, aumenta la concentración intrí
