PRCTICA N 11CARACTERIZACIN DE MATERIALES SEMICONDUCTORES

OBJETIVOS:1. Determinar Las caractersticas intermedias responsables de la semiconduccin elctrica de los materiales semiconductores2. Definir a los electrones y huecos electrnicos como portadores de carga

3. Relacionar cuantitativamente la semiconductividad intrnseca con la temperatura absoluta mediante ecuaciones adecuadasCONDUCTIVIDAD DE SLIDOS Conductividad < 10-12 ohms-1, cm-1 son aislantes.

Conductividad > 103 ohms-1, cm-1 son conductores.

Los slidos con conductividad entre estos dos rangos son SEMICONDUCTORES.

CLASIFICACIN DE LOS SEMICONDUCTORES

PORTADORES DE CARGA1. Electrones

(conductividad)q = carga por portador, para los e- = 1.6 x 10-19 amp.sn = portadores / cm3 = movilidad de los electrones, en cm2 / volt. seg. 2. Huecos electrones

nn = nmero de portadores negativos (electrones)n = movilidad electronesnp = nmero de portadores positivos (huecos)p = movilidad huecosn > pProblema 1. Un semiconductor de germanio tipo p, contiene 1018 electrn-hueco/cm3 Cul es su conductividad?Solucin

El trmino tipo p se refiere a semiconductores que tienen ms portadores positivos (huecos) que portadores negativos (electrones).Problema 2. El Fosfuro de indio (InP) es un semiconductor que tiene el mismo nmero de portadores positivos y negativos, es decir de electrones y de huecos. Tiene una estructura con una arista cbica de 5,78 . Su conductividad es de 4 ohm-1.cm-1. Cuntas celdas unitarias existen por portador, dado que las movilidades n y p son 4000 y 100 cm2/volt. seg. respectivamente?Solucin:

Como despejando tenemos

Reemplazando:

= 6,1x1015 / cm3 n = n = 1,22 x portadores /cm3Portadores celda/unitaria = (1,22x1016 portadores/cm3) (5,87x10-8)3/celda unitaria Portadores por celda unitaria = 2,5 x 10-6 portadores / celda unitariaCeldas unitarias/portador ser el inverso:

Celdas unitarias/portador = Nota: Como este material fosfuro de indio) tiene igual nmero de portadores positivos y negativos, no puede ser considerado ni tipo p ni tipo n. El trmino intrnseco se aplica comnmente al fosfuro de indio, significando que se trata de un semiconductor en estado puro.SEMICONDUCTIVIDAD (INTRNSECA) CONTRA TEMPERATURAA ms temperatura ms conductividad, la energa promedio de los electrones se incrementa en forma proporcional a la temperatura absoluta K.

Conductividad (ec.1) =

Problema 3. La resistividad del germanio a 20C es de 50 ohm.cm Cul es su resistividad a 40C? Eg = 0.72 eV :Frmula:

Reemplazando:

Problema 4.Un semiconductor tiene una conductividad de 1,11 ohm-1.cm-1 a 10 C y 1,72 ohm-1.cm-1 a 17C Cul es su salto de energa?Solucin

Datos

Reemplazamos en la frmula: Eg = 0.89 eV

Dopantes elementos Grupo V. Ej. P.

Dopantes elementos Grupo III. Ej. Al

Semiconductores

Elementales: su conductividad depende de su pureza y sobretodo de la temperatura. Ejm. Si, Ge.

Intrnsecos:

(# e-= # huecos)

Extrnsecos

Tipo P

Tipo N

Portadores de carga positivos

Portadores de carga negativos

Se utilizan para fabricar transistores, diodos y circuitos integrados.

Compuestos: su conductividad no depende de la T sino, de la introduccin de impurezas o dopantes elementos Grupo III o V. Ejm. GaAs, SiC, etc.

Intrnsecos:

(# e-= # huecos)

Extrnsecos

Dopantes Grupos

Tipo P

Tipo N

Portadores de carga positivos

Portadores de carga negativos

Se utilizan para fabricar lser, LED y similares.

QUOTE =Conductividad 1

QUOTE =Conductividad 2

Eg=Salto energa (en eV)

T1=Temperatura 1 (K)

T2=Temperatura 2 (K)

P=resistividad

QUOTE =1,11

T1=10 + 273 = 283K

QUOTE =1,72

T2=17 + 273 = 290K