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S emicondutores TEORIA DA MASSA EFETIVA ESTATÍSTICA DE PORTADORES JUNÇÃO p-n TRANSISTOR DISPOSITIVO MOS.

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1 s emicondutores TEORIA DA MASSA EFETIVA ESTATÍSTICA DE PORTADORES JUNÇÃO p-n TRANSISTOR DISPOSITIVO MOS

2 2 átomos na célula unitária Se cada átomo tiver 4 elétrons de valência teremos 8 elétrons ocupando cada ponto k da 1-a Zona

3 Semicondutor GaN

4 2e- 6e-

5 Impurezas Razas Interação: Aproximação da Banda Parabólica onde:

6 m*=0.3m =11.7 p/Si E = 30 meV

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8 FIGURE Level density for a semiconductor containing both donor and acceptor impurities. The donor levels d are generally close to the bottom of the conduction band, c compared with E g, and the acceptor levels, a, are generally close to the top of the valence band, v.

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10 FIGURE Schematic plot of the natural logarithm of hole concentration as a function of the reciprocal of absolute temperature for a p-type semiconductor that exhibits extrinsic, saturation, and intrinsic behavior. (William D. Callister, JR. Materials Science and Engineering an Introduction, John Wiley & Sons, Inc.)

11 FIGURE The logarithm of carrier (electron and hole) concentration as a function of the reciprocal of the absolute temperature for intrinsic silicon and two boron-doped silicon materials. (William D. Callister, JR. Materials Science and Engineering an Introduction, John Wiley & Sons, Inc.)

12 FIGURE The temperature dependence of the electrical conductivity (log-log scales) for intrinsic silicon and boron-doped silicon at two doping levels. (William D. Callister, JR. Materials Science and Engineering an Introduction, John Wiley & Sons, Inc.)

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14 Densidade de Estados D(E) D(E): é a medida do número de estados disponível com energia E. VD(E)dE: é o número de estados com energia entre E e E+dE, sendo V = L 3 o volume do cristal. Portanto o número de estados com energia na faixa (E, E + dE) é o volume compreendido entre esferas de raio K E e K E + dE multiplicado pelo número de estados por unidade de volume no espaço K.

15 onde usamos ou seja

16 FIGURE Densidade de estados eletrônicos D(E) em uma banda de energia parabólica.

17 Concentração de Portadores em Equilibro Térmico FIGURE Bandas parabólicas em semicondutor utilizadas para o cálculo da densidade de estados.

18 (Na banda de condução) (Buracos na banda de valência) A concentração de elétrons na banda de condução será:

19 onde Densidade de estados efetiva da faixa de condução

20 Como o número de buracos é dado pela falta de elétrons na banda de valência. No caso de um semicondutor intrínseco (sem impurezas) n = p = n i, portanto o nível de Fermi E F no caso intrínseco E i será:.


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