4.-CONCENTRACIÓN Y DISTRIBUCIÓN DE PORTADORES

DISTRIBUCION DE ELECTRONES

La distribución de electrones en la banda de conducción está dado por la densidad de estados en la banda de conducción por la probabilidad de que ese estado este ocupado:
dn= F (E)gc dE  
Ecuación 3.2
Donde:
dn=Numero de portadores que hay en un nivel energético.
F (E)=Función de Fermi.
gc (E)=Densidad de estados de la banda de conducción.
Pero:
La densidad de estados para la banda de conducción es válido para E>Ec:
Ecuación 3.3
La densidad de estados para la banda de valencia es válido para E<Ev:
Ecuación 3.4

A su vez:
 
CONCENTRACIÓN DE ELECTRONES
El número de electrones por unidad de volumen está dado por:
Ecuación 3.5
Donde
n=concentración de electrones (m3)
fn(E)=Probabilidad de ocupación
gc(E)=Densidad de estados de volumen por unidad de energía m3
Para E>Ec entonces (Ec – Ef)>>KT y la distribución de Fermi se aproxima a la distribución de Maxwell-Boltzmann.
Aplicando a la ecuación (3.5) los valores de la ecuación (3.4) densidad de estados:

Haciendo un cambio de variable donde:


Entonces:

Pero:
La ecuación queda de la siguiente forma:

Ecuación 3.6


Donde Nc corresponde a la Densidad equivalente de estados en la banda de conducción y es igual:


CONCENTRACION DE HUECOS
La distribución de huecos en la banda de valencia está dado por la densidad de estados de la banda de valencia por la probabilidad de que ese estado no está ocupado por un electrón.

Ecuación 3.7

El número de huecos por unidad de volumen está dado por:

Para E<Ev entonces (Ef – Ev) >>KT así que:
Aplicando a la ecuación (3.7) los valores de densidad  de estados de la ecuación (3.3) para la banda de valencia:
Haciendo el cambio de variable:
Entonces:
Pero:
Entonces la ecuación queda dela siguiente forma:
Ecuación 3.8
Donde Nv corresponde a la Densidad equivalente de estados en la banda de valencia y es igual:


 



 
 


 

 
 
 
 
 
 

 
 

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 

 


 


 
 


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