Pedro

Parte II

Semicondutores extrínsecos
 Condutividade extrinseca: proveniente da adição de impurezas (dopantes) a partir do processo de dopagem  Semicondutor tipo-n: os portadores majoritários são negativos  Semicondutor tipo-p: os portadores majoritário são positivos

Imp. doadora (5 e-) Imp. aceitadora (3 e-) 4 e-

 Exemplos:

Semicondutor tipo-n
 Ex.: Impureza de As no cristal de Ge
Elétron excitado BC

BV

 Os níveis de energia dos doadores ficam imediatamente abaixo da parte inferior da BC (Ec).

Semicondutor tipo-p
 Ex.: Impureza de Ga no cristal de Ge

BC

BV elétron excitado

 Os níveis de energia dos aceitadores ficam imediatamente acima do topo da BV (Ev).

 Energias de ionização de doadores a aceitadores

Temperatura e os semicondutores tipo-n σ = σ 0e
− ( E g − E d ) / kT

BC

Ed

BV

Temperatura e os semicondutores tipo-p σ = σ 0e − E a / kT

BC

Ea
BV

Ea − k

Temperatura, comportamento extrínseco, intrínseco e o intervalo de exaustão
Tipo -n

 Baixas temperaturas : domínio do comportamento extrínseco;  Altas temperaturas: domínio do comportamento intrínseco;
A B Ponto A: todos os elétrons extrínsecos já foram promovidos para a BC. Ponto B: elétrons instrínsecos são promovidos para a BC com o aumento da temperatura.

 Int. de exaustão: transição

 Comportamento semelhante para semicondutores tipo-p

Como saber se um semicondutor é tipo-n ou tipo-p já que o comportamento da condutividade de ambos é semelhante?

Efeito Hall
Tipo-n
Campo magnético (B)

   F = qv × B

+ q Potencial Hall F v

RH iB VH = t
RH: coeficiente Hall

 VH>0 para semicondutor tipo-n VH < 0 para semicondutor tipo-p

Exemplo de Problema
 Em um silício (tipo-n) dopado com fósforo, o nível de Fermi é deslocado para cima em 0,1 eV. Qual é a probabilidade de um elétron ser promovido termicamente para a BC (Eg = 1,107 eV) à temperatura 250C?

f (E) =

1 e ( E − EF ) / kT + 1