Generazione e ricombinazione di portatori liberi Assorbimento: creazione coppie e-h: aumento conducibilità Fotoconduzione: Rivelatori di luce o radiazione La conducibilità raggiunge un certo.
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Transcript Generazione e ricombinazione di portatori liberi Assorbimento: creazione coppie e-h: aumento conducibilità Fotoconduzione: Rivelatori di luce o radiazione La conducibilità raggiunge un certo.
Generazione e ricombinazione di portatori liberi
Assorbimento: creazione coppie e-h: aumento conducibilità
Fotoconduzione: Rivelatori di luce o radiazione
La conducibilità raggiunge un certo valore: occorre meccanismo
di ricombinazione
Così
Ma anche..
Dispositivi a semiconduttori
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Iniezione e Ricombinazione
n n 0 n
p p0 p
n+n
I(t)
Rate generazione termica
t0
dn
n
G0 (T)
dt
n
dn n 0
n
dt
n0 n
All'equilibrio: n n 0
G0 (T)
segue
n0
n0
In generale n,p dipendono
da n e p e dallo specifico processo
Dispositivi a semiconduttori
dp p0
p
dt
p0 p
2
Caso di semiconduttore drogato: esiste portatore
maggioritario
Caso n: n0>>p0: in seguito all’iniezione è significativa la variazione di p e
si può considerare p costante: p= p0
dp
p
p
p
p
G(t)
0
dt
p0 p0 p0
p0
p p0 exp(t / p 0 )
p= p0 : Vita media portatori minoritari
Se la neutralità di carica è sempre valida : n=p
Dispositivi a semiconduttori
3
Ricombinazione diretta di coppie e-h
dn dp
Anp G
dt
dt
G=Rate totale generazione
In equilibrio termico , in assenza di generazione esterna:
G=G0(T) ed in questo caso:
dn dp
Anp G0 (T) 0
dt
dt
G0 (T) Anp Ani2
Con generazione esterna
G: G=g+G0
n=n0+n
p=p0+p
Dispositivi a semiconduttori
4
Caso di generazione esterna
dn dn
Anp G0 g
dt
dt
dn
dp
A(n 0 n)(p0 p) G0 g
dt
dt
dn
Anp0 Apn0 g
dt
Se g=0:
dp
p
dt
p
Ma :
dp dn
n
dt
dt
p
Per doping n n0>>p0>>n,p
dn
Anp0 Apn0 g
dt
dp
p
An0 p g
g
dt
p
Conta solo la vita media del portatore minoritario!
p diminuisce al crescere della concentrazione di
maggioritari.
Dispositivi a semiconduttori
5
Come si misura la vita media dei portatori minoritari ?
campione n-doped
p(t)
p(t)=p0+gpexp(-t/p)
t =0
0
Dispositivi a semiconduttori
t
6
Dispositivi a semiconduttori
7
Si n-doped
L D
Dispositivi a semiconduttori
8
Si p-doped
Dispositivi a semiconduttori
9
GaAs
Dispositivi a semiconduttori
10
Fotoconduzione
Assorbimento
n e p
Creazione coppie e-h
e(ne pp )
In un fotoconduttore si misura la variazione di resistenza,
conseguente all’illuminazione
Dispositivi a semiconduttori
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Rivelatori fotoconduttori
•CdS : visibile
•PbS:1-3.2 µm
Ideale per IR
•PbSe:1.5-5.2µm
•InSb: 1-6.7µm
•HgCdTe:0.8-25µm
Dispositivi a semiconduttori
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La copia XEROX o
elettrofotografia
Cilindro Selenio amorfo ad alta
resistività (1014 m):
1) Deposizione cariche superficie
2) Masking e illuminazione
3) Toner sticking
4) Traferimento su carta
Dispositivi a semiconduttori
13
Iniezione di portatori con assorbimento
J e nee E eDe n
J h peh E eDh p
J Je Jh
Nomenclatura:
n : elettroni materiale p
p
pn: lacune materiale n
0: si riferisce a equilibrio
Eq.continuità in presenza
di generazione-ricombinazione
n p
n p n 0p J e
gn
t
n
e
pn
pn pn0 J h
gp
t
p
e
n n n n0 pn pn0 : n type
n p n 0p p p p 0p : p type
Dispositivi a semiconduttori
Neutralità
carica
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Neutralità carica
Hp: Materiale drogato in modo omogeneo in cui si
è creata una concentrazione n0+n, p0+p.
Se n≠ p ne segue:
=e(p- n)
La neutralità di carica vale sempre in un
materiale omogeneo?
Dispositivi a semiconduttori
15
J
d
E
dt
d(n p)
(n p)
dt
0r
(n p) (n p) 0 e
0r
0
t
0
Tempo rilassamento dielettrico
≈10-12s
Validità quasi-neutralità carica
Dispositivi a semiconduttori
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