Semiconduttori inomogenei: la giunzione p-n n(x),p(x): implica corrente di diffusione In condizioni di equilibrio termodinamico: Jtot=0 Esiste un campo E Nel semiconduttore drogato inomogeneo la neutralità di carica non esiste in tutto il semiconduttore: regione di giunzione Dispositivi a semiconduttore

Dispositivi a semiconduttore Esiste un potenziale macroscopico V(x) che si aggiunge al potenziale cristallino: shift dei livelli elettronici -eV(x) E il potenziale di Fermi? In eq.termodinamico EF è spazialmente costante: Problema: allineamento delle bande Dispositivi a semiconduttore

Dispositivi a semiconduttore Si sceglie un riferimento di energia: livello vuoto E0 E0 p1 p2 E 3 n 1 EF 2 x Gap costante, ma doping diverso nelle varie regioni Dispositivi a semiconduttore

Dispositivi a semiconduttore Regioni lontane da giunzione: Doping omogeneo EF vicino a BV o BC a seconda doping n p EFn EFp EF Dispositivi a semiconduttore

Dispositivi a semiconduttore Giunzione p-n all’equilibrio termodinamico Giunzione a gradino Hp: n=Nd p=Na Nomenclatura: Dispositivi a semiconduttore

Dispositivi a semiconduttore Prima del contatto Dispositivi a semiconduttore

Dispositivi a semiconduttore Al contatto e h Correnti diffusione e, h verso lati opposti: ricombinazione maggioritari/minoritari : formazione regione carica spaziale Dispositivi a semiconduttore

Dispositivi a semiconduttore All’equilibrio: Dispositivi a semiconduttore

Dispositivi a semiconduttore Regione di carica spaziale Dispositivi a semiconduttore

Dispositivi a semiconduttore Lontano dalla giunzione: Pp0=Na Nn0=Nd Vp,Vn:potenziale elettrostatico lontano dalla giunzione. Alla giunzione =Vn-Vp e=-e(Vp-Vn) Dispositivi a semiconduttore

Dispositivi a semiconduttore Giunzione pn Inoltre: Dispositivi a semiconduttore

Dispositivi a semiconduttore Giunzione pn Dispositivi a semiconduttore

Dispositivi a semiconduttore Giunzione pn Dispositivi a semiconduttore

Dispositivi a semiconduttore Giunzione pn Dispositivi a semiconduttore

Dispositivi a semiconduttore Giunzione pn Dispositivi a semiconduttore -dp -dn

Dispositivi a semiconduttore Giunzione pn Dispositivi a semiconduttore -dp -dn

Dispositivi a semiconduttore Giunzione pn Dispositivi a semiconduttore -dp -dn

Dispositivi a semiconduttore W: estensione della giunzione: conta il lato meno drogato Giunzione pn Dispositivi a semiconduttore

Dispositivi a semiconduttore NB: concentrazione droganti lato meno drogato Dispositivi a semiconduttore

Dispositivi a semiconduttore EM: campo max alla giunzione Dispositivi a semiconduttore

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Dispositivi a semiconduttore Giunzione p-n all’equilibrio termodinamico Dispositivi a semiconduttore

Dispositivi a semiconduttore Condizioni di equilibrio Corrente=0: separatamente per elettroni e lacune Lontano dalla giunzione E=0, n(p) costante Alla giunzione drift=diffusione Dispositivi a semiconduttore