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Dispositivi a semiconduttore1 Popolamento delle bande Densit à stati Distribuzione statistica e,h Hp: Distribuzione Termica.

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Presentazione sul tema: "Dispositivi a semiconduttore1 Popolamento delle bande Densit à stati Distribuzione statistica e,h Hp: Distribuzione Termica."— Transcript della presentazione:

1 Dispositivi a semiconduttore1 Popolamento delle bande Densit à stati Distribuzione statistica e,h Hp: Distribuzione Termica

2 Dispositivi a semiconduttore2 Distribuzione di Fermi

3 Dispositivi a semiconduttore3

4 4 Caso intrinseco Limite non degenere: (E-E F )>>K B T (4 K B T) f e =exp(E F /K B T)exp(-E/K B T) : Distribuzione di Boltzmann In virtù della distribuzione di Boltzmann

5 Dispositivi a semiconduttore5 c sqrt N C /m 3 nel

6 Dispositivi a semiconduttore6 Per le lacune: Legge azione di massa: N C, N V : densità effettive degli stati in banda conduzione e valenza

7 Dispositivi a semiconduttore7

8 8 Caso intrinseco: dove sta lenergia di Fermi Caso bande isotrope

9 Dispositivi a semiconduttore9

10 10 Concentrazione intrinseca portatori in 300K /cm 3 contro una concentrazione di atomi di /cm 3 : ionizzazione Semic. a gap crescente

11 Dispositivi a semiconduttore11 Caso estrinseco N a : accettori Na0Na0 Na-Na- N d : donori Nd0Nd0 Nd+Nd+ Neutralità: Drogaggio n: donori completamente ionizzati RT): elettroni portatori maggioritari, lacune portatori minoritari N d /cm 3 N C /cm 3 |E F -E C |10k B T=

12 Dispositivi a semiconduttore12 A partire da una certa temperatura conta anche ionizzazione intrinseca Drogaggio p Drogaggio n

13 Dispositivi a semiconduttore13 p n nini Concentrazione portatori

14 Dispositivi a semiconduttore14

15 Dispositivi a semiconduttore15 Tn-dopingp-doping T altan=0.5N d +n i p=-0.5N d +n i p=0.5N a +n i n=-0.5N a +n i T intermedia n=N d pn i 2 /N d p=N a nn i 2 /N a

16 Dispositivi a semiconduttore16 NdNd NaNa n-doping p-doping intrinsic E F >E g /2 E F E g /2 E F

17 Dispositivi a semiconduttore17 Andamento del livello di Fermi vs T al variare concentrazione droganti

18 Dispositivi a semiconduttore18 Bassa temperatura: ionizzazione incompleta donori (accettori) La concentrazione di elettroni viene attivata con energia pari a 1/2 energia donore Un livello donore pieno contiene un solo elettrone up/down

19 Dispositivi a semiconduttore19 Il livello di Fermi si sposta verso E C o E V a seconda del drogaggio

20 Dispositivi a semiconduttore20 Doping compensation BC BV EdEd EaEa n 0 doping: N d >>N a n=N d -N a >N d p=N a -N d


21 Dispositivi a semiconduttore21 La compensazione Compensation

22 Dispositivi a semiconduttore22 Applicazioni Termometri a semiconduttore : R cresce al diminuire di T Substrati per microelettronica: alta resistivit à

23 Dispositivi a semiconduttore23

24 Dispositivi a semiconduttore24 Controllo resistività con livelli profondi di impurezza Impurezza shallow:livello vicino BC (BV) Enhancement della conducibilità Impurezza deep : miglioramento comportamento intrinseco E realizzazione di substrati semi-isolanti: = cm Ad es.: Si:Au, GaAs:Cr, InP:Fe DL BC BV Tipica concentrazione residua trappole shallow=10 14 /cm 3


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