Tema 2: Semiconductores intrínsecos y extrínsecos

Transcripción

1 lectróca de dsostvos Dr.. Reg 5/6 Tea : Secoductores trísecos y extrísecos a. : K. Kao Itroduccó Desdad de stados (De) ucó de dstrbucó de er-drac Desdad de ortadores e secoductores trísecos. vel de er Secoductores extrísecos: to y to Desdad de ortadores e secoductores extrísecos vel de er e secoductores extrísecos Tea : Secoductores trísecos y extrísecos 1/1

2 lectróca de dsostvos Itroduccó Dr.. Reg 5/6 Objetvo alcular la desdad de ortadores e secoductores uros y oco doados Motvo Poder deterara los coortaetos característcos tesó/correte de los dsostvos squea Desdad de estados Probabldad de ocuacó Desdad de ortadores oceto: qulbro térco s el estado e que u roceso es acoañado or otro, gual y ouesto (estado dáco), etras que el sstea se atee a la sa teeratura, s tercabos de eergía co el exteror. Tea : Secoductores trísecos y extrísecos /1

3 lectróca de dsostvos Desdad de estados Dr.. Reg 5/6 Defcó La desdad de estados es el úero de estados electrócos osbles or udad de volue y or udad de eergía. u etal (los electroes so lbres): 8 π h ( ) Puede cosderarse coo ua fucó cotua e stá exresó tabé será válda ara u secoductor crstalo (electroes quas-lbres, lgados a u otecal eródco) Para adatarla, heos de troducr, y * ( ) π 8 h π 8 h ( ) ara < [1] Aédce K. Kao ara > [] [] Tea : Secoductores trísecos y extrísecos /1

4 lectróca de dsostvos ucó de dstrbucó de er-drac Dr.. Reg 5/6 Los electroes so feroes,. e., artículas que cule el rco de exclusó de Paul Así, vedrá goberados or la estadístca de er: f ( ) e 1 f() es la robabldad que u estado de eergía esté ocuado, es el vel de er, k es la costate de Boltza y T es la teeratura absoluta. 1 htt://jas.eg.buffalo.edu/alets/educato/seco/fer/fuctoadstates/fuctoadstates.htl oetaros U estado co eergía > tedrá as osbldades de ser ocuado a ayor teeratura. A ua teeratura T, la robabldad de ocuacó dsuye s aueta la eergía Para cualquer T, la robabldad de ecotrar u electró co ua eergía es 1/. A T, la robabldad de ecotrar u electró co > es y co < es 1 S la robabldad de ecotrar u electró es f(), la robabldad de o ecotrarlo es 1-f() Aroxacó de Boltza (facltará los cálculos osterores) electroes huecos f f [4] ( ) f ( ) ex[ ( ) ] ara ( ) > ( ) 1 f ( ) ex[ ( ) ] ara ( ) > Tea : Secoductores trísecos y extrísecos 4/1 [5] [6]

5 lectróca de dsostvos Desdad de ortadores ( ) f ( ) ( ) f ( ) d π... ex co h d... ex co Dr.. Reg 5/6 de la bada de coduccó π [8] h [7] Desdad efectva de estados Desdad efectva de estados de la bada de valeca secoductor (c - ) (c - ) g (e) S Ge GaAs Tea : Secoductores trísecos y extrísecos 5/1

6 lectróca de dsostvos Tea : Secoductores trísecos y extrísecos 6/1 Dr.. Reg 5/6 Desdad de ortadores (cot.) e ( ) h g ex 4 π Poscó del vel de er De ecuacoes aterores: S usaos la relacó toces Para u secoductor tríseco: l l 4 l 4 g l 4 Desdad tríseca de ortadores: ley de accó de asas g [9] [11] [1] [1] [14] [1] g (S,K) c -

7 lectróca de dsostvos Secoductores extrísecos Dr.. Reg 5/6 Los secoductores extrísecos se fora añadedo equeñas catdades de urezas a los secoductores uros. l objetvo es odfcar su coortaeto eléctrco al alterar la desdad de ortadores de carga lbres. stas urezas se llaa doates. Así, odeos hablar de secoductores doados. fucó del to de doate, obtedreos secoductores doados to o to. Para el slco, so doates de to los eleetos de la colua, y to los de la III II III I I Tea : Secoductores trísecos y extrísecos 7/1

8 lectróca de dsostvos Secoductores to y to Dr.. Reg 5/6 To geeral, los eleetos de la colua coverte al S e to. stos eleetos tee cco electroes de valeca e su últa caa y se les llaa urezas dadoras. electroes o geera huecos! estados localzados (cargas fjas) ozacó coleta To geeral, los eleetos de la colua III coverte al S e to. stos eleetos tee tres electroes de valeca e su últa caa y se les llaa urezas acetoras. estados localzados (cargas fjas) ozacó coleta huecos o geera electroes! Tea : Secoductores trísecos y extrísecos 8/1

9 lectróca de dsostvos Dr.. Reg 5/6 Desdad de ortadores e secoductores extrísecos los secoductores to, los electroes so los ortadores ayortaros. los secoductores to, los huecos so los ortadores ayortaros. La ley de accó de asas se cule ara secoductores extrísecos, e equlbro térco c, v ctes. g f() Para culr la eutraldad de la carga: De abas: ( ) q( ) q A D D A D A 1 [15] [16] [17] Deedeca de la cocetracó de ortadores co la teeratura odcó de ozacó coleta to D T~K to A Para u secoductor to, D >> A, y D >> : D y Para u secoductor to, A >> D, y A >> : y A D A [18] [19] Tea : Secoductores trísecos y extrísecos 9/1

10 lectróca de dsostvos vel de er e secoductores extrísecos Dr.. Reg 5/6 vel de er y desdad de ortadores secoductor to [] secoductor to [] A l l D l l De las ecuacoes [7] y [8]: ex ex cabado:, [] [1] - g htt://jas.eg.buffalo.edu/alets/educato/seco/fer/badadlevel/fer.htl g - desde otro uto de vsta... htt://jas.eg.buffalo.edu/alets/educato /seco/fer/leveladdos/dex.htl Tea : Secoductores trísecos y extrísecos 1/1

11 lectróca de dsostvos jelo Sea ua uestra de slco a K. a) alcule la desdad de ortadores trísecos. b) alcule la desdad de electroes y huecos s se doa co fósforo e ua cocetracó de 1 17 c -. c) alcule la oscó de los veles de er tríseco y extríseco. a) Utlzado la ecuacó [9]: e g c c e 1.1e µe K K 1 Dr.. Reg 5/6 b) l P doa el S to. A K, habrá ozacó coleta se da: D >> (1 17 >>1 1 ). 1 c 1 ( 1 c ) 17-1 c ; D 17 1 c D 1 c c) l vel de er tríseco se localzará e el cetro de la bada rohbda. l extríseco: D l l µe K K l e l.4 e 1 1 g 1.1e.4 e g /.56 e Tea : Secoductores trísecos y extrísecos 11/1

12 lectróca de dsostvos Hoja de datos.1 feroes: ( ) 1 secoductores trísecos: f g l e 1 4 Dr.. Reg 5/6 Desdades efectvas de estado secoductor (c - ) (c - ) g (e) S Ge GaAs (S,K) c - secoductor secoductores extrísecos: to D l l l D y A y D Tea : Secoductores trísecos y extrísecos 1/1 secoductor to l A A

13 lectróca de dsostvos Tea : Téccas de doado Dr.. Reg 5/6 Bblografía dversa aras téccas: Durate el creceto Dfusó Ilatacó óca studareos: Alcacoes Ssteas/étodos/tecologías Teoría jelos Tea : Secoductores trísecos y extrísecos 1/1