4.4: Sesgo

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Marc Baldo
Massachusetts Institute of Technology via MIT OpenCourseWare

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Ahora bien, ¿qué sucede cuando se aplica una tensión entre los contactos? Recordemos que la aplicación de voltaje desplaza las energías potenciales relativas de cada contacto\(\mu_{D}-\mu_{S} = -qV_{DS}\), es decir, donde está el potencial químico de la fuente\(\mu_{S}\) y el potencial químico del drenaje está\(\mu_{D}\).

Como en el caso del equilibrio, las cargas fluyen desde cada contacto, balísticamente a través del conductor y hacia el otro contacto. Así, todos los estados con\(k_{z} > 0\) son inyectados por la fuente y no tienen relación con el drenaje. De igual manera, los electrones con\(k_{z} < 0\) son inyectados por drenaje.

Pero ahora las corrientes inyectadas no se equilibran. Los estados conductores en el rango de energía entre\(\mu_{S}\) y no\(\mu_{D}\) están compensados y solo son llenados por la fuente, dando como resultado una corriente electrónica que fluye de fuente a drenaje en la Figura 4.4.1.

El nivel cuasi Fermi para electrones con\(k_{z} > 0\),\(F^{+}\) debe ser igual al potencial electroquímico del contacto izquierdo, i.e.

\[ F^{+}=\mu_{S} . \nonumber \]

Del mismo modo,

\[ F^{-}=\mu_{D} \nonumber \]

Así, la corriente solo puede fluir cuando hay una diferencia entre los potenciales químicos de los contactos. Esto no debería ser sorprendente, ya que la diferencia entre potenciales químicos está simplemente relacionada con el voltaje por\(\mu_{D}-\mu_{S} =-qV_{DS}\).

Captura de pantalla 2021-05-07 a las 22.57.29.png — Figura\(\PageIndex{1}\): Bajo sesgo los Niveles de Fermi de cada turno de contacto. La difusión desde los estados en el contacto con el mayor potencial provoca una corriente.