Dispositivi a semiconduttore Popolamento delle bande Densità stati Distribuzione statistica e,h Hp: Distribuzione Termica Dispositivi a semiconduttore

Dispositivi a semiconduttore Distribuzione di Fermi Dispositivi a semiconduttore

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Dispositivi a semiconduttore Caso intrinseco Limite non degenere: (E-EF)>>KBT (≈4 KBT) fe=exp(EF/KBT)exp(-E/KBT) : Distribuzione di Boltzmann In virtù della distribuzione di Boltzmann Dispositivi a semiconduttore

Dispositivi a semiconduttore Nc2/sqrt( NC≈1025/m3 nel Si @300K Dispositivi a semiconduttore

Dispositivi a semiconduttore Per le lacune: Legge azione di massa: NC, NV: densità effettive degli stati in banda conduzione e valenza Dispositivi a semiconduttore

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Dispositivi a semiconduttore Caso intrinseco: dove sta l’energia di Fermi Caso bande isotrope Dispositivi a semiconduttore

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Dispositivi a semiconduttore Semic. a gap crescente Concentrazione intrinseca portatori in Si @ 300K ≈1010/cm3 contro una concentrazione di atomi di 1022/cm3: ionizzazione 10-12 Dispositivi a semiconduttore

Dispositivi a semiconduttore Caso estrinseco Na: accettori Neutralità: Na0 Na- Nd0 Nd: donori Nd+ Drogaggio n: donori completamente ionizzati (OK @ RT): elettroni portatori maggioritari, lacune portatori minoritari Nd≈1014/cm3 NC≈1019/cm3 |EF-EC|≈10kBT= 250meV @300K Dispositivi a semiconduttore

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

Dispositivi a semiconduttore Concentrazione portatori n ni p Dispositivi a semiconduttore

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Dispositivi a semiconduttore n-doping p-doping T alta n=0.5Nd+ni p=-0.5Nd+ni p=0.5Na+ni n=-0.5Na+ni T intermedia n=Nd p≈ni2/Nd p=Na n≈ni2/Na % MathType!Translator!2!1!LaTeX.tdl!TeX -- LaTeX 2.09 and later! % MathType!MTEF!2!1!+- % Dispositivi a semiconduttore

Dispositivi a semiconduttore n-doping EF>Eg/2 intrinsic EF≈Eg/2 p-doping Na EF<Eg/2 Dispositivi a semiconduttore

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

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

Dispositivi a semiconduttore Il livello di Fermi si sposta verso EC o EV a seconda del drogaggio Dispositivi a semiconduttore

Dispositivi a semiconduttore Doping compensation BC n0 doping: Nd >>Na Ed n=Nd-Na<n0 Ea BV p0 doping: Na>>Nd p=Na-Nd<p0 Dispositivi a semiconduttore

Dispositivi a semiconduttore Compensation La compensazione Dispositivi a semiconduttore

Dispositivi a semiconduttore Applicazioni Termometri a semiconduttore : R cresce al diminuire di T Substrati per microelettronica: alta resistività Dispositivi a semiconduttore

Dispositivi a semiconduttore Si @300K Dispositivi a semiconduttore

Dispositivi a semiconduttore 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: =107-109 cm Ad es.: Si:Au, GaAs:Cr, InP:Fe BC Tipica concentrazione residua trappole shallow=1014/cm3 DL BV Dispositivi a semiconduttore