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Movimiento de Portadores en Semiconductores

Información General

  1. Los portadores se mueven libremente sobre la red del semiconductor en una dirección aleatoria a una cierta velocidad determinada por la temperatura y la masa del portador.
  2. Los portadores continuarán en esa dirección hasta que choquen con otro átomo de la red.
  3. No hay ningún movimiento neto global de portadores en cualquier dirección.

Los electrones en la banda de conducción y huecos en la banda de valencia se consideran portadores "libre" en el sentido de que pueden moverse a través de la red de semiconductores que compone la estructura cristalina del material. Una descripción sencilla, pero en la mayoría de casos adecuada de movimiento portador ve cada transportista que se mueve en una dirección aleatoria a una cierta velocidad.

El carro se mueve en esta dirección al azar para una distancia llamada la longitud de dispersión antes de chocar con un átomo de celosía. Una vez que la colisión tiene lugar, el vehículo se aleja en una dirección aleatoria diferente.

Un modelo de movimiento del carro se muestra en la animación debajo.

 

La velocidad de los portadores se determina por la temperatura de la red. La velocidad térmica es una velocidad promedio de los portadores. Los portadores tienen una velocidad térmica que normalmente se distribuye alrededor de esta velocidad térmica media. Por lo tanto, algunos tienen una velocidad mayor y otros una inferior. 

Salvo ciertas circunstancias que se discutirán en las siguientes secciones, no hay movimiento neto de portadores en ninguna direccion. Cada dirección del movimiento del portador es igualmente probable, por lo tanto, el movimiento de un portador en una dirección finalmente se equilibra con el movimiento del portador en la dirección opuesta. En la siguiente animación, un portador se mueve una distancia igual a la distancia de dispersión en una dirección aleatoria antes de chocar con un átomo de la red (para mayor claridad no se muestran los átomos de la red). Después de la dispersión de los átomos de la red, el portador se mueve de nuevo en una dirección aleatoria. La siguiente animación representa 5000 eventos de dispersión 

 

Aunque los portadores en un semiconductor están en movimiento aleatorio constante, no hay movimiento neto de portadores a menos que haya un gradiente de concentración o un campo eléctrico, que se discutirán en las siguientes secciones.