materiales electricos

MATERIALES ELECTRICOS
TRABAJO PRÁCTICO Nº 4

MATERIALES SEMICONDUCTORES

1- Para un semiconductor de Silicio Intrínseco, calcular a las siguientes temperaturas T = -50ºC, 0ºC, 50ºC,
100ºC, 150ºC y 200ºC: a) la densidad de electrones y huecos (Concentración Intrínseca), b) Movilidades
de huecos y electrones, c) la resistividad del Silicio intrínseco. Recomendamos que use una planilla Excel.Graficar
2- Para un semiconductor de Silicio Intrínseco a)¿Cuánto vale la relación entre las conductibilidades de
electrones y huecos? b) ¿Qué campo eléctrico debería aplicar para que circulara 1 mA/cm2? d)¿A partir de
qué densidad de corriente, en Silicio Intrínseco, la velocidad de deriva no aumenta más (satura)? (de
Millman y Halkias párrafo 2-5)
3- Calcule para qué temperaturas (en K)ni (concentración intrínseca) adopta los siguientes valores:
1E14 cm-3
1E15 cm-3
1E16 cm-3
1E17 cm-3
1E18 cm-3
1E19 cm-3
Nota: por el tipo de funciones, recomendamos que haga iteraciones con la planilla Excel.
4- Calcular el nivel de Fermi (EF) para el Silicio intrínseco.
5- Que error cometo si considero que en el Silicio intrínseco el nivel de Fermi se encuentra en la mitad de la
bandaprohibida.
6- En un alambre de Cobre de 1 mm^2 de sección, para aproximadamente J = 100 A/cm2 el material se
funde. El campo necesario para fusión es del orden de 20 mV/cm. ¿Por qué el silicio soporta campos
muchos mayores sin fundirse?
7- Para un semiconductor de Silicio Extrínseco: Calcular la resistividad si se contamina con impurezas
donadoras a)ND = 1E14 cm-3, ND = 1E15 cm-3, ... hasta ND= 1E19 cm-3 Todo a 3090ºK
CARACTERÍSTICAS DEL SILICIO EN FUNCIÓN DE LAS CONTAMINACIONES, A 300 K
NA ND cm-3
1E14
1E15
1E16
1E17
3E17
1E18
3E18
1E19
Mayoritarios
1E14
1E15
1E16
1E17
3E17
1E18
3E18
1E19
Minoritarios
1E6
1E5
1E4
1E3
333
100
33
10
µn cm2/V*seg
1358
1345
1248
801
521
270
158
115
µp cm2/V*seg
461
458
437
331
242
148
93
68
8- Calcular laresistividad del Si Extrínseco contaminado con impurezas aceptoras con a) NA = 1E14 cm-3, NA
= 1E15 cm-3,... hasta NA = 1E19 cm-3.
9- Corregir por temperatura entre -50ºC y 200ºC las expresiones anteriores.
10- Usando los resultados de los problemas anteriores, hacer un grafico de resistividad del Si extrínseco en
función de la temperatura destacando: a) la temperatura a la cual se ionizan lasimpurezas extrínsecas b) la
zona de funcionamiento extrínseca o metálica y c) la temperatura intrínseca.

Guía de estudio
Semiconductores Intrínsecos
11- ¿Cual es el origen de las bandas en un sólido?
12- ¿Cual es la diferencia en la estructura de bandas de un: aislador, semiconductor, metal? Dibujar diagrama
y dar ordenes de magnitud de EG.
13- Explicar que se entiende por función dedistribución de Fermi-Dirac
14- Definir el nivel de Fermi.
15- Para que tipo partículas se aplica la función de probabilidad de Fermi Dirac.
16- ¿Cual es la diferencia entre un metal y un semiconductor intrínseco desde el punto de vista de la ubicación
del nivel de Fermi, bandas de energía, densidad de portadores y conductividad?
17- Explicar conceptualmente que es un semiconductor intrínseco.18- Explicar conceptualmente que es un hueco en un semiconductor. Utilizar el modelo de bandas de energía y
el modelo corpuscular.
19- De que manera varía la densidad de estados permitidos N(E) con E para los electrones en un
semiconductor? Compare con un metal.
20- Como calcula la densidad de portadores en un semiconductor. Explique.
21- Explicar el significado de ni y su dependencia con T.1

Semiconductores Extrínsecos
22- Explicar conceptualmente que es un semiconductor extrínseco. Aclarar que son Impurezas donadoras y
aceptoras. ¿Cuáles son las mas utilizadas?. Explicar quienes son los portadores mayoritarios y los
portadores minoritarios.
23- ¿Cómo varía la concentración de mayoritarios y minoritarios en un semiconductor extrínseco cuando
aumenta la concentración de...