Física de semiconductors

Oblea monocristalina de silici

La Física de semiconductors és el conjunt de teorias i models que expliquen el comportament dels semiconductorés, baix diverses condicions.

Primeres observacions

Michael Faraday va descobrir que el sulfur d'argent té un coeficient negatiu de resistència.

En 1839 A. E. Becquerel va observar un fotovoltaje en allumenar un electrodo d'un electrolito.

W. Smith, en 1873, va advertir que la resistència del seleni disminuïx en allumenar-ho.

En 1874, F. Braun va descobrir que la resistència dels contactes entre metalés i pirita de galena depén de la tensió aplicada sobre ells; A. Schuster va observar alguna cosa similar en superfícies polides i no polides en cables de coure.

En 1876, W. G. Adams i R. E. Day construïxen la primera fotocélula, i C. E. Fritts presenta el primer rectificador en seleni.

En la década de 1930, E. H. Hall descobrix que la cantitat de portadors de càrrega elèctrica en els semiconductors és molt menor que en els metals, encara que a diferència d'estos, aumenten ràpidament en la temperatura, i també que en els semiconductors tenen molta major movilitat. També va observar que en alguns casos els portadors eren negatius i en atres positius.

Conducció elèctrica

Degut a que la banda que efectivament conduïx és la que està casi buida o casi plena, la poca densitat dels portadors de càrrega en el sí del cristal fa que es comporten com un gas clàssic o maxweliano.

Portadors de càrregues

En un cristal hi ha dos classes de portadors de càrrega: electrons i buits. Si ben estos últims són ficticis, ya que resulten d'un estat vacant en la banda de valència, esta condició no invalida els models. Sense entrar en detalls, un semiconductor presenta dos tipos de corrent elèctrica:

• Corrent d'arrastre (o deriva): deguda a un camp elèctric.
• Corrent de difusió: deguda a la diferència de concentració de portadors.

$J_n=|q|({\mu }_{n}n\overrightarrow{E}+D_n\mathrm{\nabla }n)$

$J_p=|q|({\mu }_{p}p\overrightarrow{E}+D_p\mathrm{\nabla }p)$