Dispositivi a semiconduttore

Presentazione sul tema: "Dispositivi a semiconduttore"— Transcript della presentazione:

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

2 Dispositivi a semiconduttore
Distribuzione di Fermi Dispositivi a semiconduttore

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4 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

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

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

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

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

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

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Concentrazione portatori n ni p Dispositivi a semiconduttore

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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

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

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

18 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

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

20 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

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Compensation La compensazione Dispositivi a semiconduttore

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

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Dispositivi a semiconduttore

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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 BC Tipica concentrazione residua trappole shallow=1014/cm3 DL BV Dispositivi a semiconduttore