gato y vatu
Páginas: 40 (9950 palabras)
Publicado: 7 de agosto de 2014
Conductividad en semiconductores extrínsecos.
El interés del dopado es establecer un mejor control de la conductividad con la temperatura, de manera que permita el diseño de dispositivos electrónicos en los que se puedan mantener las señales eléctricas en un margen de temperaturas aceptables para los equipos electrónicos. La Ingeniería Electrónica se sirve de los semiconductores intrínsecos,convirtiéndoles en extrínsecos por dopado con impurezas, los cuales son utilizados como componentes sencillos: diodos, transistores, varistores, células fotovoltaicas, células fotosensibles, emisores-receptores láser o circuitos integrados.
Los parámetros que influyen en la capacidad conductora de los semiconductores extrínsecos comprobaremos que la temperatura es importante, pero está matizadapor la concentración de agente dopante.
Al examinar la figura 8.26, en la que se representa conductividad frente a temperatura, observamos que en los semiconductores extrínsecos se da un doble mecanismo conductor:
Extrínseco, por el cual existe una concentración de portadores de carga libre mayoritarios proporcionado por las impurezas al ionizarse. Este mecanismo es propio de temperaturasbajas y ambientales.
Intrínseco, en el que por efectos de agitación térmica, se incrementa la cantidad de nuevos pares electrón-hueco. Este responde a mayores temperaturas.
Figura 8.26. Correlación conductividad-temperatura en semiconductores extrínsecos.
Por analogía con lo desarrollado en cuestiones anteriores, la conductividad total será la suma de las contribuciones intrínsecas yextrínsecas, ya que los portadores de carga libre pueden provenir de la ionización de lo dopantes o los propios átomos del semiconductor. La conductividad total será:
(8.42)
En la que los subíndices I y E hacen referencia a los mecanismos intrínsecos y extrínseco. Antes debemos tener en cuenta que el material se encuentra en equilibrio térmico y también su población de portadores decarga libre. La neutralidad de la carga en un semiconductor en equilibrio térmico viene dada por la relación:
(8.43)
En la que ND, NA son las concentraciones de impurezas donantes y aceptoras respectivamente, de manera que cuando se ionizan actúan de centros de carga fija, mientras que n y p representan las concentraciones de portadores de carga libre. La otra ecuación de equilibrio es lade acción de masas.
Para semiconductores de tipo N, los electrones son el portador mayoritario, los huecos son minoritarios y NA es cero. En los de tipo P, la situación es la contraria: p mayoritarios, n minoritarios y ND nulo. Otra simplificación aplicable a temperaturas bajas y medias es despreciar la concentración de portadores minoritarios de carga libre frente a la concentración deimpurezas dopantes. Así pues, tendríamos resumidos en la tabla 8.8, las expresiones anteriores.
TABLA 8.8. Balance entre portadores de carga en equilibrio térmico.
Partiendo de los conceptos y aproximaciones anteriores, se puede llegar a demostrar las correlaciones entre los mecanismos de conducción intrínseco y extrínseco. Así tendremos que las componentes de la conductividad vendrán dadaspor:
Semiconductores N
(8.44)
En la que el primer sumando corresponde al mecanismo extrínseco y el segundo al intrínseco. ED es la energía de los niveles introducidos por las impurezas dopantes donantes en las cercanías de la banda de conducción. Haciendo Ed = EC - ED, y agrupando los parámetros no exponenciales de cada sumando bajo el símbolo 0E o 0I, según se refiera al mecanismoextrínseco o intrínseco, tendremos la ecuación anterior simplificada:
(8.45)
Semiconductores P
(8.46)
En la que el primer término corresponde al mecanismo extrínseco y el segundo al intrínseco. EA es la energía de los niveles introducidos por las impurezas dopantes aceptoras en las cercanías de la banda de valencia. Haciendo Ea = EA - EV, y agrupando los parámetros no exponenciales...
El interés del dopado es establecer un mejor control de la conductividad con la temperatura, de manera que permita el diseño de dispositivos electrónicos en los que se puedan mantener las señales eléctricas en un margen de temperaturas aceptables para los equipos electrónicos. La Ingeniería Electrónica se sirve de los semiconductores intrínsecos,convirtiéndoles en extrínsecos por dopado con impurezas, los cuales son utilizados como componentes sencillos: diodos, transistores, varistores, células fotovoltaicas, células fotosensibles, emisores-receptores láser o circuitos integrados.
Los parámetros que influyen en la capacidad conductora de los semiconductores extrínsecos comprobaremos que la temperatura es importante, pero está matizadapor la concentración de agente dopante.
Al examinar la figura 8.26, en la que se representa conductividad frente a temperatura, observamos que en los semiconductores extrínsecos se da un doble mecanismo conductor:
Extrínseco, por el cual existe una concentración de portadores de carga libre mayoritarios proporcionado por las impurezas al ionizarse. Este mecanismo es propio de temperaturasbajas y ambientales.
Intrínseco, en el que por efectos de agitación térmica, se incrementa la cantidad de nuevos pares electrón-hueco. Este responde a mayores temperaturas.
Figura 8.26. Correlación conductividad-temperatura en semiconductores extrínsecos.
Por analogía con lo desarrollado en cuestiones anteriores, la conductividad total será la suma de las contribuciones intrínsecas yextrínsecas, ya que los portadores de carga libre pueden provenir de la ionización de lo dopantes o los propios átomos del semiconductor. La conductividad total será:
(8.42)
En la que los subíndices I y E hacen referencia a los mecanismos intrínsecos y extrínseco. Antes debemos tener en cuenta que el material se encuentra en equilibrio térmico y también su población de portadores decarga libre. La neutralidad de la carga en un semiconductor en equilibrio térmico viene dada por la relación:
(8.43)
En la que ND, NA son las concentraciones de impurezas donantes y aceptoras respectivamente, de manera que cuando se ionizan actúan de centros de carga fija, mientras que n y p representan las concentraciones de portadores de carga libre. La otra ecuación de equilibrio es lade acción de masas.
Para semiconductores de tipo N, los electrones son el portador mayoritario, los huecos son minoritarios y NA es cero. En los de tipo P, la situación es la contraria: p mayoritarios, n minoritarios y ND nulo. Otra simplificación aplicable a temperaturas bajas y medias es despreciar la concentración de portadores minoritarios de carga libre frente a la concentración deimpurezas dopantes. Así pues, tendríamos resumidos en la tabla 8.8, las expresiones anteriores.
TABLA 8.8. Balance entre portadores de carga en equilibrio térmico.
Partiendo de los conceptos y aproximaciones anteriores, se puede llegar a demostrar las correlaciones entre los mecanismos de conducción intrínseco y extrínseco. Así tendremos que las componentes de la conductividad vendrán dadaspor:
Semiconductores N
(8.44)
En la que el primer sumando corresponde al mecanismo extrínseco y el segundo al intrínseco. ED es la energía de los niveles introducidos por las impurezas dopantes donantes en las cercanías de la banda de conducción. Haciendo Ed = EC - ED, y agrupando los parámetros no exponenciales de cada sumando bajo el símbolo 0E o 0I, según se refiera al mecanismoextrínseco o intrínseco, tendremos la ecuación anterior simplificada:
(8.45)
Semiconductores P
(8.46)
En la que el primer término corresponde al mecanismo extrínseco y el segundo al intrínseco. EA es la energía de los niveles introducidos por las impurezas dopantes aceptoras en las cercanías de la banda de valencia. Haciendo Ea = EA - EV, y agrupando los parámetros no exponenciales...
Leer documento completo
Regístrate para leer el documento completo.