Tema 4: Fenómenos de transporte de carga

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Sergio Espejo Ramos
hace 7 años
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1 Elecróica de disosiivos Tema 4: Feómeos de rasore de carga Ca. : Se, Ca. 4: K. Kao rrasre de oradores movilidad resisividad efeco all ifusió de oradores Proceso de difusió Relació de Eisei Iyecció de oradores eeració-recombiació de oradores ECUCIÓN E CONTINUI movimieo de las cargas desidades de corriee deseuilibrio! esado esacioario descrició global > licacioes Iyecció laeral e esado esacioario Eerimeo de ayes-shockley Tema 4: Feómeos de rasore de carga /

2 Elecróica de disosiivos Movilidad E u crisal semicoducor, si fueras eeras, los oradores de carga se mueve, como arículas cuasi-libres, cosiderado su masa efeciva. sí: m v h 3 kt m*: masa efeciva v h : velocidad érmica media ~0 7 cm/s c : iemo libre medio ~0 - s v h c :recorrido libre medio ~0-5 s Si alicamos u camo elécrico... los elecroes: E m c v El movimieo aleaorio rovoca ue el deslaamieo eo sea ulo v c E m v : velocidad de arrasre de los elecroes v E siedo c m : movilidad de los elecroes los huecos: v : velocidad de arrasre de los huecos [ ] cm V s v E siedo c m : movilidad de los huecos Tema 4: Feómeos de rasore de carga /

3 Elecróica de disosiivos Resisividad Cosideremos u semicoducor io homogéeo e el seo de u camo elécrico E: E E dei dei E E d d El oecial elecrosáico se defie dψ E ψ d Ei Corriees de arrasre: ara los elecroes: I v i v i 0 ara los huecos: v E E mismo seido! E Coducividad: Resisividad: σ σ σ io io ρ σ ρ ρ Resisecia L R ρ Tema 4: Feómeos de rasore de carga 3/

4 Elecróica de disosiivos Ejemlo Ua muesra de silicio a 300K co L.5cm y mm se doa co 0 7 cm -3 de fósforo y cm -3 de boro. Calcule: a Las coducividades de la muesra debidas a huecos y elecroes b La resisecia de la muesra a Las coducividades so: σ y σ Para calcular y : N N y i Si resolvemos ambas ecuacioes: cm y 0 cm La desidad oal de doaes será: NN N cm -3. Si leemos e la gráfica: Co lo cual: σ σ 700cm Vs y 00cm Vs Ohm cm Ohm cm b La resisividad y la resisecia de la de la muesra será: ρ σ σ σ L.5 Ohm cm R ρ Ohm Tema 4: Feómeos de rasore de carga 4/

5 Elecróica de disosiivos El efeco all Sea u semicoducor io : F v B E y B R B ; co R Ey v B Ey v B R : coeficiee de all Para u semicoducor io : R Coocidos I, B,, V y : R B E y I B I B V V Ejemlo Ua muesra de silicio es doada co 0 6 cm -3 áomos de P. Ecuere la esió de all e ua muesra co 500m, cm, Im, B 0-4 b/cm. El coeficiee de all será: R 3 65cm s V co lo ue la esió de all será: E y R I B mV Tema 4: Feómeos de rasore de carga 5/

6 Elecróica de disosiivos ifusió Corriee de difusió de elecroes d d ifusió: roceso ue cosise e el movimieo de oradores desde regioes de ala coceració a regioes co baja coceració Su descrició maemáica es: dp d F: flujo P: coceració : cosae de difusió, difusividad La corriee de difusió de huecos edrá el mismo seido ue el flujo de huecos. La corriee de difusió de elecroes, seido corario F. Corriee de difusió de huecos d d Corriee oal suma de corriees de arrasre y difusió Tema 4: Feómeos de rasore de carga 6/ F Corriee oal de elecroes Corriee oal de huecos d d E E d d Relació de Eisei kt

7 Elecróica de disosiivos eeració-recombiació. Iyecció de oradores Eceso de oradores X > i i a siuació de euilibrio b bajo ivel de iyecció c alo ivel de iyecció Eresioes aalíicas: Variació ea de oradores mioriarios: Tio 0 Tio 0 eeració es el roceso or el ue se crea uevos oradores, elecroes y huecos Recombiació R es es el roceso iverso, or el cual u elecró y u hueco desaarece simuláeamee Mecaismos de iyecció de oradores: Iyecció direca uió olariada Eciació óica Nivel de iyecció: Es la magiud relaiva de la coceració de oradores e eceso reseco de la coceració de oradores mayoriarios Se cosiderará siemre bajos iveles de iyecció Tema 4: Feómeos de rasore de carga 7/

8 Elecróica de disosiivos Tema 4: Feómeos de rasore de carga 8/ Ecuació de coiuidad d R d d d d R o o omado el desarrollo e serie Se obiee: Si susiuimos las eresioes de las corriees: Para u semicoducor io : Cosideremos los elecroes:

9 Elecróica de disosiivos Ejemlo: iyecció laeral e esado esacioario Sea u semicoducor de io E esado esacioario: 0 Las codicioes de cooro será: 0 0 o La solució de la ecuació diferecial será: / L [ 0 ] e o o o [ 0 ] o sih co Si la regió semicoducora es fiia: La corriee a la salida será: o L [ ] L sih / L [ 0 ] o L sih L Eerimeo de ayes-shockley h://jas.eg.buffalo.edu/ales/educaio/semico/diffusio/diffusio.hml Tema 4: Feómeos de rasore de carga 9/

10 Elecróica de disosiivos Tema 4: Feómeos de rasore de carga 0/ oja de daos 3. V B I R T k d d d d E E Corriee huecos Corriee de elecroes o Relació de Eisei Efeco all Ecuació de coiuidad huecos V B I R o Ecuació de coiuidad elecroes

11 Elecróica de disosiivos Tema 5: La uió - K. Kao 5. y 5., Se 3. y 3., Sreema 5. Formació de la regió esacial de carga Barrera de oecial y badas de eergía Corriees de arrasre y difusió Elecrosáica de la regió esacial de carga Cosacia del ivel de Fermi Poecial de coaco e érmios del ivel de Fermi Poecial de coaco e érmios de las desidades de doado Camo elécrico y oecial e la regió esacial de carga chura de la regió esacial de carga Tema 4: Feómeos de rasore de carga /

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