1 / 11

MATERIALE SEMICONDUCTOARE

MATERIALE SEMICONDUCTOARE.

delu
Télécharger la présentation

MATERIALE SEMICONDUCTOARE

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. MATERIALE SEMICONDUCTOARE Tehnologie electronică - Curs 3

  2. Materialele semiconductoare stau la baza realizării de dispozitive electronice şi de circuite integrate. Acestea se caracterizează prin valori ale conductivităţii electrice cuprinsă în intervalul de valori σ = (10-6 - 105) Ω-1m-1. Conductivitatea electrică a semiconductoarelor este puternic dependentă de condiţiile exterioare (temperatură, câmp electric, câmp magnetic etc) şi de structura internă a acestora (natura elementelor chimice componente, defecte, impurităţi etc). • La realizarea de dispozitive şi circuite electronice se poate folosi numai o parte dintre materialele semiconductoare care îndeplinesc condiţiile de conductivitate. Pe lângă aceste condiţii materialele semiconductoare folosite în electronică trebuie să prezinte legături covalente şi o structură cristalină perfectă. Tehnologie electronică - Curs 3

  3. Caracteristici ale materialelor semiconductoare • Cele mai folosite materiale semiconductoare au la bază elementele chimice: • grupa a IV-a: germaniul (Ge), siliciu (Si) • grupa a VI-a: seleniul (Se) • compuşi binari ai elementelor din grupele III - V a sistemului periodic: GaAs, InSb. Tehnologie electronică - Curs 3

  4. Materialele semiconductoare cu structuri cristaline specifice: • structura cubică tip diamant (C, Ge, Si), • tip blendă (Si C, Ga Sb, Ga As), • tip wurzit (ZnS,ZnSe) Tehnologie electronică - Curs 3

  5. Structura materialelor semiconductoare. Conducţia electrică • Materialele semiconductoare se utilizează pentru realizarea dispozitivelor electronice care au la bază fenomenul de conducţie comandată. Într-un semiconductor, curentul electric este determinat de electronii de conducţie şi de goluri, sarcini generate prin mecanismul intrinsec (rupere de legături) sau extrinsec (atomi de impuritate). Tehnologie electronică - Curs 3

  6. Impurităţi active: • donoare - cu valenţa V: P, As, Sb, Bi; • acceptoare - cu valenţa ///: B, Al, Ga, In. • În prezenţa unui câmp electric E sarcinile electrice (electronii şi golurile) sunt accelerate, realizându-se procesul de conducţie electrică. • Viteza medie ordonată a electronilor de conducţie şi a golurilor este determinată de câmpul electric aplicat. Aceasta reprezintă viteză de drift, care pentru electroni este vdn: • νdn = μn * E • iar pentru goluri este νdp : • νdp = μp * E Tehnologie electronică - Curs 3

  7. Semiconductori intrinseci • În procesul de conducţie electrică, în semiconductorii intrinseci densitatea curentului electric este egală cu suma între densitatea de curent aelectronilor şi a golurilor: • unde : • n este concentraţia de electroni de conducţie din banda de conducţie; • p este concentraţia de goluri din banda de valenţă; • qo=e este sarcina electrică a electronului, respectiv, a golului, 1,60 x10 -19 C; • vn, vpsunt vitezele de drift medii ale electronilor, respectiv ale golurilor. Tehnologie electronică - Curs 3

  8. Conductivitatea electrică σ este dată de suma dintre conductivitatea electronică σnşi cea a golurilor σp: • Deoarece în semiconductoarele intrinseci prin ruperea legăturilor atomice numărul electronilor liberi este egal cu numărul golurilor, este valabilă relaţia n= p= ni, astfel: Tehnologie electronică - Curs 3

  9. Modelul benzilor energetice al conducţiei electrice în semiconductoarele intrinseci: T=0 K; E=0 T≠0 K; E=0 T≠ 0 K; E ≠ 0 Concentraţia electronilor de conducţie creşte exponenţial cu temperatura şi scade exponenţial cu creşterea intervalului Fermi. Tehnologie electronică - Curs 3

  10. Pentrusemiconductoriiintrinseci, concentraţia de electronieste numeric egală cu cea a golurilor: n=p=ni unde ni este concentraţiaintrinsecă de purtători de sarcină. Tehnologie electronică - Curs 3

  11. Observaţii: • Mobilităţile electronilor sunt întotdeauna mai mari decât mobilităţile golurilor, de aceea dispozitivele semiconductoare la care purtătorii majoritari sunt electroni pot funcţiona la frecvenţe mai mari decât a celor la care purtătorii sunt goluri. • Pentru siliciul intrinsec mobilitatea electronilor, de 0,135 m2/(V*s), este de 2,81 ori mai mare decât mobilitatea golurilor, care este de 0,048 m2/(V*s) la 300 K. • Pentru GaAs intrinsec mobilitatea electronilor, de 0,85 m2/(V*s), este de 6,3 ori mai mare decât mobilitatea electronilor la siliciu; • Raportul între mobilitatea electronului şi a golului la germaniul intrinsec este 2,05 la 300 K. Tehnologie electronică - Curs 3

More Related