Conceitos Básicos e Propriedades Semicondutores: Conceitos Básicos e Propriedades
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.
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.
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 = + 1.6 E-19 C. Na verdade não existem como partícula, mas para efeitos práticos, podemos adotá-las como tal.
Geração do Par Elétron-Lacuna
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.
Semicondutor Extrínseco
Ionização dos Dopantes
Densidade de Estados nas Bandas
Estatística de Distribuição Moléculas e átomos: Distribuição de Boltzmann
Estatística de Distribuição Elétrons em Estados Quânticos: Distribuição de Fermi-Dirac
Concentração de Portadores em Equilíbrio e Não Degenerado:
Concentração de Portadores em Equilíbrio e Neutro: Intrínseco tipo n tipo p
Posição do Nível de Fermi Material tipo n Material tipo p
Ação sobre Portadores A) Deriva B) Difusão
Sentido da Corrente de Difusão
Densidade de Corrente Total
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
Equações de Continuidade e de Difusão de Minoritários:
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
Blocos Construtivos