El silicio es un semiconductor material cuyo número de electrones libres es menor que director pero más que la de un aislante. Por tener esta característica única, el silicio tiene una amplia aplicación en el campo de la electrónica. Hay dos tipos de banda de energía en el silicio que son la banda de conducción y la banda de valencia. Una serie de niveles de energía con electrones de valencia forman la banda de valencia en el sólido. En el absoluto 0oK temperatura los niveles de energía de la banda de valencia están llenos de electrones. Esta banda contiene la máxima cantidad de energía cuando los electrones están en la banda de valencia, no fluye ninguna corriente debido a dichos electrones.
La banda de conducción es la banda de mayor nivel de energía, que es la cantidad mínima de energía. Esta banda está parcialmente llena por los electrones que se conocen como los electrones libres ya que pueden moverse en cualquier parte del sólido. Estos electrones son responsables de actual fluyendo. Hay una brecha de energía entre la banda de conducción y la banda de valencia. Esta diferencia de energía se llama brecha de energía prohibida. Esta brecha determina la naturaleza de un sólido.
Si un sólido es de naturaleza metálica, aislante o semiconductor, el hecho está determinado por la cantidad de brecha de energía prohibida. Parcialmente no hay un hueco para los metales y un gran hueco para aislantes. Para semiconductoresla brecha no es grande ni las bandas se superponen. El silicio ha prohibido un hueco de 1,2 eV a 300oTemperatura K.
Sabemos que en un cristal de silicio, los enlaces covalentes existen. El silicio es eléctricamente neutro. Cuando un electrón se separa de su enlace covalente, se crea un agujero detrás de él. A medida que la temperatura aumenta, más y más electrones saltan a la banda de conducción, y se crean más agujeros en la banda de valencia.
Diagrama de la banda de energía del silicio
El diagrama de la banda de energía de un silicio muestra los niveles de energía de los electrones en la materia. En el silicio intrínseco, el nivel de Fermi se encuentra en el centro de la brecha. Cuando el silicio intrínseco está dopado con átomos donantes, se convierte en de tipo n y entonces el nivel de Fermi se eleva, es decir, se acerca a la banda de conducción. Cuando el silicio intrínseco está dopado con átomos aceptores, se convierte en tipo p y el nivel de Fermi se mueve hacia la banda de valanceo.
Diagrama de las bandas de energía del silicio intrínseco
Diagrama de las bandas de energía del silicio extrínseco
