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Band formation. Semiconductors are insulators at 0 K and as the temperature rises their conductivity increases. = ne 2/m* Semiconductors Metal Insulator.

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1 Band formation

2 Semiconductors are insulators at 0 K and as the temperature rises their conductivity increases. = ne 2/m* Semiconductors Metal Insulator Semiconductor

3 GaAs, AlAs, InAs, InP, GaP, AlP, InN, GaN, AlN, InSb, GaSb, AlSb and ternaries and quaternaries. A x B 1-x C y D 1-y IV, III-V, II-VI Semiconductors

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5 Rede do diamante Rede cristalina do diamante, do silício e do germânio C, Si ou Ge Rede cúbica de face centrada Usados para eletrônica... Duas redes transladadas de ¼ da diagonal central Cada átomo está ligado a 4 outros

6 Tabela periódica dos elementos IVIIIV

7 Rede Zincblend Rede cristalina do GaAs, InP, AlGaAs, InAlAs... Ga, In, Al As, P... e na opto-eletrônica

8 Si Elétrons ligados (BV) Qual a energia necessária para liberar estes elétrons?

9 Si Elétrons livre (BC) Falta de 1 elétron buraco

10 E= hc/ E= 1240 / (eV/nm) E= 1,24 / (eV/ m)

11 GaAs AlAs InP InAs In x Ga 1-x As Ga x Al 1-x As GaP In x Ga 1-x P In x Al 1-x As

12 Semicondutores Energia do elétron BC BV EgEg Energia do elétron BC BV EgEg E g pequeno Posição Facilidade para elétrons saírem da BV para a BC Temperatura e luz Probabilidade: exp(-Eg/kT)

13 (.m)d /dT Silício3 x x Cobre2 x x Mecanismos de condução diferentes + - T T Aumento no número de portadores de carga O aumento das vibrações cristalinas dificulta a passagem do elétron = m/ne 2

14 Nível de Fermi f(E) = 1/(1 + exp((E-E F )/kT)) Energia EFEF 1 f(E) T = 0K T 0K BV BC EFEF Material intrínseco

15 Dopagem p e n Dopagem n se introduz um elemento com 1 elétron a mais que o átomo a ser substituído. Exemplos: P no lugar de Si, Si no lugar de Ga, S no lugar de As. As impurezas passam a se denominadas doadoras. Haverá um excesso de elétrons para condução. Dopagem p se introduz um elemento com 1 elétron a menos que o átomo a ser substituído. Exemplos: B no lugar de Si, Si no lugar de As, Zn no lugar de Ga. As impurezas passam a se denominadas aceitadoras. Haverá um excesso de buracos para condução.

16 Dopagem p e n IVIIIV Em relação ao Si: mais um elétron (grupo V) – tipo n Si – Ne + 3s 2 3p 2 As: Ar + 3s 2 3p 3 B: He + 3s 2 3p 1 menos um elétron (grupo III) – tipo p

17 As Si Sobra 1 elétron Qual a energia necessária para liberar este elétron? Impureza doadora

18 Material tipo n Energia do elétron BC BV Posição EdEd Energia do elétron BC BV Posição EdEd D o + E d = D + + e - +

19 B Si Falta 1 elétron Qual a energia necessária para liberar este elétron? Impureza aceitadora

20 Material tipo p Energia do elétron BC BV Posição EaEa Energia do elétron BC BV Posição A o + E a = A - + h + EaEa -


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