Aula10

semicondutores
Continução :
• ESTATÍSTICA DE PORTADORES
n i  Nc e
 Ec Ei   K T 
pi  N v e
 Ei E v   KT 
onde Ei e o nível de Fermi no caso intrínseco
n i  pi  n i pi   N c N v  e
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Semicondutores Extrínsecos
n 0  Nc e
 Ec E F   K T 
p0  N v e
 EF E v   KT 
 Eg
 2K T 
n 0 p0  N c N v e
 n 0 p0  n i 2
 Eg
K T
Lei de Ação das Massas !
Podemos escrever:
n 0  ni e EF Ei   KT
p0  ni e Ei EF   KT
A condutividade resulta do movimento médio do conjunto de elétrons, é
conveniente definir uma nova grandeza que descreva a facilidade dos elétrons se
deslocarem no material sob a ação de um campo externo.  mobilidade ()
(como nos metais).
v  velocidade de drift 

  campo elétrico 
Pelo modelo de Drude
e
vx   .
m
Corrente de Condução (Drift current)
J n  n 
e 2 n 0 e
n 
me
 E E   KT 
n0  ni e F i
n condutividade
devido aos elétrons.
n0 concentração de
elétrons no equilíbrio.
Então
n  e n 0  n
n  mobilidade de elétrons
e e
n  
me
Da mesma maneira temos para os buracos
p  e p0  p 
e 2 p 0 p
mp
ELECTRON MOBILITY
Mobility
vd  e 
Where e is called the
electron mobility.
Electrical conductivity 
  n e e
Where n is the number of free or
conducting electrons per unit volume,
and |e| is the absolute magnitude of the
electrical charge on an electron.
J=n/e/v
Electric resistivity of metals
total  t  i  d
(Matthiessen’s rule)
In which t, i, d represent the
individual thermal, impurity, and
deformation resistivity contributions,
respectively.
SEMICONDUCTIVITY
Intrinsic conductivity
  n e e  p e  h
Where p is the number of holes per
cubic meter and h is the hole mobility.
np
  n e e  h   p e e  h 
FIGURE Drift mobility
of Ge, Si, and GaAs at
300 K versus impurity
concentration.
FIGURA Concentração de
elétrons em função da
temperatura em silício tipo n
com Nd = 1016 cm-3.
n0
Nd
A densidade total da corrente será:
J  e  n 0  n  p0  p     
sendo
  n  p
FIGURE Ilustração do
movimento de elétrons e buracos
num material semicondutor e no
circuito externo.
Ei  (0.26  0.00027T )eV

no InSb, T  200 K
Dispositivos Semicondutores
Junção p-n
FIGURE (a) Variação da concentração de
impurezas numa junção p-n. A linha
tracejada representa a variação numa
junção real enquanto a linha cheia
representa uma junção abrupta ideal. (b)
Modelo de junção abrupta unidimensional.
FIGURE (a) Semicondutores p e n separados. (b) Carga,
campo elétrico, potencial e níveis de energia na região de
carga espacial de junção p-n.