Conceitos Básicos e Propriedades

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1 Conceitos Básicos e Propriedades
Semicondutores: Conceitos Básicos e Propriedades

2 Experimentos no Século 19
Efeito Hall: partículas de carga + e - q, onde q = 1.6E-19 C Ressonância Ciclotrônica: os portadores apresentam massa distinta em sólidos diferentes.

3 Mecânica Quântica Elétron tem comportamento de partícula e/ou de onda, dependendo do caso. Solução da equação de Schrödinger resulta em estados quânticos para os elétrons: discretos em átomos isolados bandas de estados em sólidos.

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7 Lacuna É o efeito quântico dos elétrons da banda de valência.
São “partículas” associadas aos poucos estados desocupados na banda de valência. Apresentam o efeito equivalente a partículas de carga positiva = E-19 C. Na verdade não existem como partícula, mas para efeitos práticos, podemos adotá-las como tal.

8 Geração do Par Elétron-Lacuna

9 Geração e Recombinação Térmica
G = f(T, Eg) R = .p.n Em equilíbrio térmico: G = R Em material Intrínseco: n = p = ni = f(T, Eg) = 1.18E10/cm3, Si a 300K.

10 Semicondutor Extrínseco

11 Ionização dos Dopantes

12 Densidade de Estados nas Bandas

13 Estatística de Distribuição
Moléculas e átomos: Distribuição de Boltzmann

14 Estatística de Distribuição
Elétrons em Estados Quânticos: Distribuição de Fermi-Dirac

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18 Concentração de Portadores em Equilíbrio e Não Degenerado:

19 Concentração de Portadores em Equilíbrio e Neutro:
Intrínseco tipo n tipo p

20 Posição do Nível de Fermi
Material tipo n Material tipo p

21 Ação sobre Portadores A) Deriva B) Difusão

22 Sentido da Corrente de Difusão

23 Densidade de Corrente Total

24 c) Geração e Recombinação
U = R - G = recombinação líquida Em equilíbrio: U = 0 Fora de equilíbrio e baixa injeção: Material tipo p Material tipo n

25 Equações de Continuidade e de Difusão de Minoritários:

26 Mecanismos de transporte
Deriva resistores, transistores FET Difusão junção pn, BJT Emissão termiônica barr. Schottky, Tunelamento diodo túnel, cont. ôhmico Recombinação LED, Laser, diodo p-i-n Geração célula solar, fotodiodo Avalanche IMPATT, ZENER, APD

27 Blocos Construtivos