Semiconduttori inomogenei: la giunzione p-n

Presentazione sul tema: "Semiconduttori inomogenei: la giunzione p-n"— Transcript della presentazione:

1 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

2 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

3 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

4 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

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

6 Dispositivi a semiconduttore
Prima del contatto Dispositivi a semiconduttore

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

8 Dispositivi a semiconduttore
All’equilibrio: Dispositivi a semiconduttore

9 Dispositivi a semiconduttore
Regione di carica spaziale Dispositivi a semiconduttore

10 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

11 Dispositivi a semiconduttore
Giunzione pn Inoltre: Dispositivi a semiconduttore

12 Dispositivi a semiconduttore
Giunzione pn Dispositivi a semiconduttore

13 Dispositivi a semiconduttore
Giunzione pn Dispositivi a semiconduttore

14 Dispositivi a semiconduttore
Giunzione pn Dispositivi a semiconduttore

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

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

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

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

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

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

21 Dispositivi a semiconduttore

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

23 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