Sesión 7 Fundamentos de dispositivos semiconductores

Sesión 7Fundamentos de dispositivos

semiconductores

Componentes y Circuitos ElectrónicosIsabel Pérez / José A García Souto

www.uc3m.es/portal/page/portal/dpto_tecnologia_electronica/Personal/IsabelPerez

Semiconductores y Diodo de unión

OBJETIVOS

• Conocer los fundamentos de semiconductores– Semiconductores Intrínsecos. Concepto de Electrón y Hueco.– Semiconductores Extrínsecos. Concepto de Impureza.– Semiconductores tipo p y tipo n.

• Entender los fundamentos de una unión p-n– Unión p-n en Equilibrio. Zona de Carga de Espacio.p q g sp– Unión p-n Polarizada (Polarización en Directa, Polarización en

Inversa).

• Interpretar la curva del diodo y relacionarla con la ecuación del diodo como unión p-n polarizada

UC3M 2009 2CCE - Sesión 7

Introducción a la Teoría de Semiconductores

Teoría de Bandas

Conductor AislanteSemiconductor

Eo

BC

BV

E

Eo

BC

EConductor Aislante

GAPEo

BC

ESemiconductor

BV

BVBV


Teoría de SemiconductoresSemiconductores Intrínsecos. Pares electrón-hueco.

ni2(T)=n·p n=p (intrínseco) [ ]�� µµρσ ⋅+⋅== �� [ ]�� µµρ

1 1 VEo

BC

ESemiconductor

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Semiconductores Intrínsecos (Si)��

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Tipos de corriente en un semiconductor• DIFUSIÓN: Si la concentración de portadores (de electrones , n, y de huecos, p) e es mayor en una zona que en otra del material, los portadores tienden a moverse de la zona de mayor a la de menor concentración, dando lugar a una densidad de corriente de difusión (Jd [A/cm2])

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ARRASTRE Al li lé i E [V/ 2]• ARRASTRE: Al aplicar un campo eléctrico E [V/cm2]

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• Concepto de Impureza (Donante)

TIPO n: Se añaden al semiconductor átomos con un electrón más en la banda de valencia Ej:

Semiconductores Extrínsecos.

TIPO n: Se añaden al semiconductor átomos con un electrón más en la banda de valencia. Ej: Fósforo (P).

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• Concepto de Impureza (Aceptadora)

Semiconductores Extrínsecos.

TIPO p: Se añaden al semiconductor átomos con un electrón menos en la banda de valencia

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TIPO p: Se añaden al semiconductor átomos con un electrón menos en la banda de valencia.Ej: Boro (B)

ni2(T) = n·p

p > n (extrínseco tipo p)

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Semiconductores Tipo p y Tipo n.

SEMICONDUCTOR TIPO n• Aporta extra de e- portadores mayoritarios (no ~ ND)• Menos h+ portadores minoritarios (p n 2 / N )• Menos h+ portadores minoritarios (pn = ni

2 / ND)

SEMICONDUCTOR TIPO p• Aporta extra de h+ portadores mayoritarios (po ~ NA)• Menos e- portadores minoritarios (np = ni

2 / NA)

DE LA TEORÍA DE SEMICONDUCTOR INTRÍNSECO• N ~ N → Sc Compensado: Equivalente a intrínseco• NA ~ ND → Sc Compensado: Equivalente a intrínseco • Aumento de T → Aumenta pares e- h+

• T muy alta → Equivalente a intrínseco (ya no son minoritarios)


La Unión p-n.

Resumen de Portadores y Corrientes

• CORRIENTES DE PORTADORES:CORRIENTES DE PORTADORES:– Considerar tanto Mayoritarios como

Minoritarios – Considerar tanto Electrones como Huecos

• TIPOS DE CORRIENTES:– DE ARRASTRE: Por acción de un campo– DE ARRASTRE: Por acción de un campo

eléctrico (σ)– DE DIFUSIÓN: Compensa gradiente de

concentración


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