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La conduzione nei semiconduttori - Corsi a Distanza
Dispositivi e Circuiti Elettronici Concentrazioni di carica libera all’equilibrio La conduzione nei semiconduttori La conduzione nei semiconduttori Proprietà elettriche nei materiali Concentrazioni di carica libera all’equilibrio Correnti nei semiconduttori Modello matematico 2 © 2006 Politecnico di Torino 1 Dispositivi e Circuiti Elettronici Concentrazioni di carica libera all’equilibrio Obiettivi della lezione Acquisire gli strumenti per descrivere la densità degli stati Acquisire gli strumenti per descrivere la distribuzione in energia degli elettroni Calcolo della densità dei portatori liberi in un semiconduttore drogato Effetto del drogaggio sulla popolazione di portatori 3 Riferimenti bibliografici per la lezione “Dispositivi per la microelettronica” di Giovanni Ghione McGraw-Hill, 1998 capitolo 2 e 3 4 © 2006 Politecnico di Torino 2 Dispositivi e Circuiti Elettronici Concentrazioni di carica libera all’equilibrio Concentrazioni di carica libera all’equilibrio Concentrazioni di carica libera all’equilibrio Densità degli stati disponibili e funzione di occupazione Calcolo delle concentrazioni di carica libera Legge dell’azione di massa Semiconduttori drogati e condizione di neutralità Esercizi: concentrazione portatori liberi ed E F 6 © 2006 Politecnico di Torino 3 Dispositivi e Circuiti Elettronici Concentrazioni di carica libera all’equilibrio Densità di portatori liberi 7 Densità di portatori liberi 8 © 2006 Politecnico di Torino 4 Dispositivi e Circuiti Elettronici Concentrazioni di carica libera all’equilibrio Densità di portatori liberi 9 Densità di portatori liberi 10 © 2006 Politecnico di Torino 5 Dispositivi e Circuiti Elettronici Concentrazioni di carica libera all’equilibrio Densità degli stati disponibili 11 Densità degli stati disponibili 12 © 2006 Politecnico di Torino 6 Dispositivi e Circuiti Elettronici Concentrazioni di carica libera all’equilibrio Funzione di Fermi-Dirac 13 Funzione di occupazione 14 © 2006 Politecnico di Torino 7 Dispositivi e Circuiti Elettronici Concentrazioni di carica libera all’equilibrio Funzione di Fermi-Dirac 15 Concentrazioni di carica libera all’equilibrio © 2006 Politecnico di Torino 8 Dispositivi e Circuiti Elettronici Concentrazioni di carica libera all’equilibrio Concentrazioni di carica libera all’equilibrio Densità degli stati disponibili e funzione di occupazione Calcolo delle concentrazioni di carica libera Legge dell’azione di massa Semiconduttori drogati e condizione di neutralità Esercizi: concentrazione portatori liberi ed E F 17 Densità di portatori liberi 18 © 2006 Politecnico di Torino 9 Dispositivi e Circuiti Elettronici Concentrazioni di carica libera all’equilibrio Densità di portatori liberi 19 Statistica di Boltzmann 20 © 2006 Politecnico di Torino 10 Dispositivi e Circuiti Elettronici Concentrazioni di carica libera all’equilibrio Statistica di Boltzmann 21 Statistica di Boltzmann 22 © 2006 Politecnico di Torino 11 Dispositivi e Circuiti Elettronici Concentrazioni di carica libera all’equilibrio Densità di portatori liberi 23 Livello di Fermi intrinseco 24 © 2006 Politecnico di Torino 12 Dispositivi e Circuiti Elettronici Concentrazioni di carica libera all’equilibrio Livello di Fermi intrinseco 25 Concentrazioni di carica libera all’equilibrio © 2006 Politecnico di Torino 13 Dispositivi e Circuiti Elettronici Concentrazioni di carica libera all’equilibrio Concentrazioni di carica libera all’equilibrio Densità degli stati disponibili e funzione di occupazione Calcolo delle concentrazioni di carica libera Legge dell’azione di massa Semiconduttori drogati e condizione di neutralità Esercizi: concentrazione portatori liberi ed E F 27 Legge dell’azione di massa 28 © 2006 Politecnico di Torino 14 Dispositivi e Circuiti Elettronici Concentrazioni di carica libera all’equilibrio Equazioni di Shockley 29 Equazioni di Shockley 30 © 2006 Politecnico di Torino 15 Dispositivi e Circuiti Elettronici Concentrazioni di carica libera all’equilibrio Concentrazioni di carica libera all’equilibrio Concentrazioni di carica libera all’equilibrio Densità degli stati disponibili e funzione di occupazione Calcolo delle concentrazioni di carica libera Legge dell’azione di massa Semiconduttori drogati e condizione di neutralità Esercizi: concentrazione portatori liberi ed E F 32 © 2006 Politecnico di Torino 16 Dispositivi e Circuiti Elettronici Concentrazioni di carica libera all’equilibrio Neutralità elettrica 33 Neutralità elettrica 34 © 2006 Politecnico di Torino 17 Dispositivi e Circuiti Elettronici Concentrazioni di carica libera all’equilibrio Neutralità elettrica 35 Carica libera 36 © 2006 Politecnico di Torino 18 Dispositivi e Circuiti Elettronici Concentrazioni di carica libera all’equilibrio Carica libera 37 Carica libera 38 © 2006 Politecnico di Torino 19 Dispositivi e Circuiti Elettronici Concentrazioni di carica libera all’equilibrio Livello di Fermi 39 Livello di Fermi 40 © 2006 Politecnico di Torino 20 Dispositivi e Circuiti Elettronici Concentrazioni di carica libera all’equilibrio Livello di Fermi 41 Livello di Fermi 42 © 2006 Politecnico di Torino 21 Dispositivi e Circuiti Elettronici Concentrazioni di carica libera all’equilibrio Concentrazioni di carica libera all’equilibrio Concentrazioni di carica libera all’equilibrio Densità degli stati disponibili e funzione di occupazione Calcolo delle concentrazioni di carica libera Legge dell’azione di massa Semiconduttori drogati e condizione di neutralità Esercizi: concentrazione portatori liberi ed E F 44 © 2006 Politecnico di Torino 22 Dispositivi e Circuiti Elettronici Concentrazioni di carica libera all’equilibrio Concentrazione portatori liberi ed E F: Si n 45 Soluzione 46 © 2006 Politecnico di Torino 23 Dispositivi e Circuiti Elettronici Concentrazioni di carica libera all’equilibrio Soluzione 47 Soluzione 48 © 2006 Politecnico di Torino 24 Dispositivi e Circuiti Elettronici Concentrazioni di carica libera all’equilibrio Concentrazione portatori liberi ed E F: Si p 49 Soluzione 50 © 2006 Politecnico di Torino 25 Dispositivi e Circuiti Elettronici Concentrazioni di carica libera all’equilibrio Soluzione 51 Soluzione 52 © 2006 Politecnico di Torino 26 Dispositivi e Circuiti Elettronici Concentrazioni di carica libera all’equilibrio Sommario della lezione Densità degli stati disponibili e funzione di occupazione Calcolo delle concentrazioni di carica libera Legge dell’azione di massa Semiconduttori drogati e condizione di neutralità Esercizi: concentrazione portatori liberi ed E F 53 © 2006 Politecnico di Torino 27
