Semiconductor degenerado
Un semiconductor degenerado es un semiconductor en el que la concentración de impurezas es tan alta que prácticamente no aparecen sus propiedades eléctricas propias, sino que se manifiestan principalmente las propiedades de la impureza.
En un semiconductor degenerado , el nivel de Fermi se encuentra dentro de una de las bandas permitidas ( banda de conducción, banda de valencia ) o dentro de la banda prohibida a una distancia de energía de no más de ( es la constante de Boltzmann , es la temperatura absoluta ) desde los límites de las bandas permitidas.
Los semiconductores degenerados se obtienen dopando fuertemente los semiconductores intrínsecos .
La naturaleza de la degeneración
Las propiedades características de los semiconductores se deben a la existencia de una banda prohibida . En un semiconductor intrínseco, la banda de valencia está casi completamente llena de electrones , mientras que la banda de conducción está casi vacía, incluso a temperaturas suficientemente altas. El nivel de potencial químico se encuentra en el medio de la banda prohibida (a la temperatura del cero absoluto ), a una distancia energética significativa de ambas bandas adyacentes. Las estadísticas de Maxwell-Boltzmann pueden describir un pequeño número de portadores de carga .
Con la introducción de impurezas, el nivel del potencial químico comienza a desplazarse hacia una de las zonas. A una concentración muy alta de impurezas, puede estar muy cerca e incluso dentro de una de las zonas. En este caso se manifiesta el carácter fermiónico de los electrones de conducción o de los huecos . Para describir la distribución de los portadores de carga en las bandas, se debe aplicar la estadística de Fermi-Dirac . El semiconductor comienza a comportarse como un metal.
En un semiconductor compensado , a pesar de la alta concentración de impurezas, el nivel del potencial químico permanece dentro de la banda prohibida y no se observa degeneración.