Ejercicios
Este cuestionario explora conceptos fundamentales de la física del estado sólido. Las preguntas abarcan celdas unitarias, coordinación atómica, índices de Miller, difracción de Bragg, bandas de energía, semiconductores intrínsecos y extrínsecos, uniones p-n, efecto Hall y redes recíprocas. Incluye situaciones visuales y ejercicios conceptuales de dificultad gradual.
Responde las preguntas a continuación y revisa la explicación de cada respuesta.
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La estructura es cúbica centrada en las caras porque presenta puntos de red en los ocho vértices y en el centro de cada cara del cubo.
En una red cúbica centrada en las caras, cada átomo tiene 12 vecinos más próximos: cuatro en su mismo plano, cuatro en el plano superior y cuatro en el inferior.
Los interceptos son a, a e infinito. Sus recíprocos son 1, 1 y 0, por lo que los índices de Miller del plano son (110).
La interferencia constructiva ocurre cuando la diferencia de camino entre rayos reflejados por planos sucesivos es un múltiplo entero de la longitud de onda: 2d sen θ = nλ.
Una banda de valencia llena separada de la banda de conducción vacía por una brecha energética amplia dificulta la excitación de electrones y caracteriza a un aislante.
En un semiconductor puro, cada electrón excitado hacia la banda de conducción deja un hueco en la banda de valencia. Por ello, en equilibrio, n = p.
Cuatro electrones del fósforo forman enlaces con el silicio y el quinto queda débilmente ligado. El fósforo actúa como donador, creando un semiconductor tipo n.
Los portadores se difunden y se recombinan cerca de la unión. Quedan expuestos iones donadores positivos e iones aceptores negativos, ligados a la red cristalina y, por tanto, inmóviles.
En un semiconductor tipo n, los portadores mayoritarios son electrones. Como su carga es negativa, el coeficiente Hall del modelo de un solo portador es negativo.
La relación es 1/m* = (1/ℏ²)d²E/dk². Una banda con mayor curvatura corresponde a una masa efectiva de menor magnitud.
La difracción ocurre cuando el vector de dispersión coincide con un vector de la red recíproca. En la construcción de Ewald, esto sucede cuando un punto recíproco toca la superficie de la esfera.
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