Movimiento microscópico de los electrones

En el interior de un cristal semiconductor en equilibrio (es decir, en el que no se han aplicado campos eléctricos externos, ni existen diferencias de temperatura entre sus distintas partes), los electrones libres que se encuentran en su interior no están parados. Todos ellos tienen una cierta energía por el hecho de estar a temperaturas superiores al cero absoluto. Esta energía se denomina energía térmica, y su valor es igual a:

$$ \epsilon_{th} = \frac{3}{2} k_B T$$

El valor de energía térmica \(\varepsilon_{th}\) es un promedio, algunos de los electrones tendrán energía mayor durante un tiempo y otros menor, pero todos ellos estarán moviéndose. Sin embargo, ese movimiento de los electrones es de naturaleza errática, y la velocidad promedio es nula. Cuando se aplica un campo eléctrico externo (por ejemplo, conectando una batería a los extremos del cristal semiconductor), los electrones se moverán en la dirección opuesta al campo aplicado como consecuencia del fenómeno del arrastre.

En el gráfico interactivo podemos ver una representación del movimiento aleatorio de los electrones en un semiconductor, así como el efecto de arrastre que ocasiona aplicar un campo eléctrico.