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Respuesta:
Al combinarse los átomos de Silicio para formar un sólido, lo hacen formando una estructura ordenada llamada cristal. Esto se debe a los "Enlaces Covalentes", que son las uniones entre átomos que se hacen compartiendo electrones adyacentes de tal forma que se crea un equilibrio de fuerzas que mantiene unidos los átomos de Silicio.
Vamos a representar un cristal de silicio de la siguiente forma:
Cada átomo de silicio comparte sus 4 electrones de valencia con los átomos vecinos, de tal manera que tiene 8 electrones en la órbita de valencia, como se ve en la figura.
La fuerza del enlace covalente es tan grande porque son 8 los electrones que quedan ( aunque sean compartidos ) con cada átomo, gracias a esta característica los enlaces covalentes son de una gran solidez.
Los 8 electrones de valencia se llaman electrones ligados por estar fuertemente unidos en los átomos.
El aumento de la temperatura hace que los átomos en un cristal de silicio vibren dentro de él, a mayor temperatura mayor será la vibración. Con lo que un electrón se puede liberar de su órbita, lo que deja un hueco, que a su vez atraerá otro electrón, etc...
A 0 ºK, todos los electrones son ligados. A 300 ºK o más, aparecen electrones libres.
Esta unión de un electrón libre y un hueco se llama "recombinación", y el tiempo entre la creación y desaparición de un electrón libre se denomina "tiempo de vida".
Enlace covalente roto: Es cuando tenemos un hueco, esto es una generación de pares electrón libre-hueco.
Según un convenio amplia mente aceptado tomaremos la dirección de la corriente como contraria a la dirección de los electrones libres.
Simulación
En este applet podemos ver mediante una animación el comportamiento de los electrones en un cristal de silicio.
Los electrones libres (electrones) se mueven hacia la izquierda ocupando el lugar del hueco.
Carga del electrón libre = -1.6x10-19 Culombios.
Los electrones ligados (huecos) se mueven hacia la derecha.
Carga de electrón ligado = +1.6x10-19 Culombios.
Semiconductores: Conducen los electrones (electrones libres) y los huecos (electrones ligados).
Conductores: Conducen los electrones libres.
Resumiendo: Dentro de un cristal en todo momento ocurre esto:
Por la energía térmica se están creando electrones libres y huecos.
Se recombinan otros electrones libres y huecos.
Quedan algunos electrones libres y huecos en un estado intermedio, en el que han sido creados y todavía no se han recombinado.
Explicación: