1. Diapositiva 1
SEMICONDUCTORES
Estructura cristalina de un semiconductor.
Electrones y huecos.
n Estructura de enlaces covalentes
n Cristal tetraédrico con un átomo en cada vértice
FUNDAMENTOS DE DISPOSITIVOS ELECTRONICOS SEMICONDUCTORES
T= 0ºK T> 0ºK
Hueco

2. Diapositiva 2
SEMICONDUCTORES
Semiconductores intrínsecos: estructura
cristalina de un solo tipo de átomos
n Característica: n = p = ni
n Par electrón-hueco
w Generación (agitación térmica)
w Recombinación (centros de recombinación)
FUNDAMENTOS DE DISPOSITIVOS ELECTRONICOS SEMICONDUCTORES

3. Diapositiva 3
SEMICONDUCTORES
Procesos de generación y
recombinación.
n Vida media de los portadores
n Naturaleza de los centros de
recombinación
n Efectos de los centros de recombinación
Procesos de generación y
recombinación.
n Vida media de los portadores
n Naturaleza de los centros de
recombinación
n Efectos de los centros de recombinación
FUNDAMENTOS DE DISPOSITIVOS ELECTRONICOS SEMICONDUCTORES

4. Diapositiva 4
SEMICONDUCTORES
Mecanismo de contribución del hueco a la
conducción.
n Los electrones de valencia ligados “saltan”, con
relativa facilidad, al hueco dejado por otro
electrón al pasar a su estado libre
FUNDAMENTOS DE DISPOSITIVOS ELECTRONICOS SEMICONDUCTORES

5. Diapositiva 5
CONDUCCION EN SEMICONDUCTORES
FUNDAMENTOS DE DISPOSITIVOS ELECTRONICOS SEMICONDUCTORES
Aplicación de un campo eléctrico a
un semiconductor intrínseco
n Densidad de corriente
n Conductividad
EJ ×= σ
)( pniqn µµσ +=

6. Diapositiva 6
SEMICONDUCTORES
FUNDAMENTOS DE DISPOSITIVOS ELECTRONICOS SEMICONDUCTORES
Ejercicio 1. Una muestra de germanio intrínseco de 1 cm de longitud y 2 x
2 mm de sección cuadrada, es atravesada por una corriente de 6 mA
cuando se aplica una diferencia de tensión entre sus extremos de 1 V.
La movilidad de los electrones es de 3.800 cm2/V.s y de los huecos
1.800 cm2/V.s. Calcular:
a) la densidad electrónica
b) Las velocidades de desplazamiento o de arrastre de los portadores.

7. Diapositiva 7
CONDUCCION EN SEMICONDUCTORES
Distribución en energía de los electrones
libres en un semiconductor
n Función de distribución de energía o densidad de
electrones por unidad de energía
n Densidad de estados cuánticos por unidad de
energía
n Función de probabilidad de Fermi-Dirac
FUNDAMENTOS DE DISPOSITIVOS ELECTRONICOS SEMICONDUCTORES
)()( ENEfE ×=ρ
2
1
)()( CEEEN −=γ

8. Diapositiva 8
CONDUCCION EN SEMICONDUCTORES
Función de probabilidad de Fermi-Dirac
n Probabilidad de que un estado cuántico de energía
E esté ocupado por un electrón, también
especifica la fracción de todos los estados de
energía E ocupados en condiciones de equilibrio
térmico
FUNDAMENTOS DE DISPOSITIVOS ELECTRONICOS SEMICONDUCTORES
kT
FEE
e
Ef −
+
=
1
1
)(
EC
EV
Banda de
conducción
Banda de
valencia
Banda
prohibida

9. Diapositiva 9
CONDUCCION EN SEMICONDUCTORES
FUNDAMENTOS DE DISPOSITIVOS ELECTRONICOS SEMICONDUCTORES
Densidad electrónica en la banda de conducción.
n Representa el número de electrones libres por
unidad de volumen con energías comprendidas
entre el nivel de energía más bajo de la banda de
conducción EC y la energía más alta (+∞).
n Expresión:
∫
∞
=
CE E dEn ρ kT
EE
C
FC
eNn
−
−
=

10. Diapositiva 10
CONDUCCION EN SEMICONDUCTORES
Distribución en energía de los huecos en un
semiconductor
n Función de distribución de energía o densidad de
huecos por unidad de energía
n Densidad de estados cuánticos por unidad de
energía
n Función de probabilidad de Fermi-Dirac
FUNDAMENTOS DE DISPOSITIVOS ELECTRONICOS SEMICONDUCTORES
)())(1( ENEfP ×−=ρ
2
1
)()( EEEN V −=γ

11. Diapositiva 11
CONDUCCION EN SEMICONDUCTORES
Función de probabilidad para los huecos
n Probabilidad de que un estado cuántico de
energía E en la banda de valencia esté vacío,
también especifica la fracción de todos los estados
de energía E vacíos en condiciones de equilibrio
térmico
FUNDAMENTOS DE DISPOSITIVOS ELECTRONICOS SEMICONDUCTORES
kT
FEE
kT
FEE
e
e
Ef −
−
+
=−
1
)(1

12. Diapositiva 12
CONDUCCION EN SEMICONDUCTORES
FUNDAMENTOS DE DISPOSITIVOS ELECTRONICOS SEMICONDUCTORES
Densidad de huecos en la banda de valencia.
n Representa el número de huecos por unidad
de volumen con energías comprendidas entre
la energía más baja (-∞) y el nivel de energía
más alto de la banda de valencia EV
n Expresión:
∫∞−
=
VE
P dEp ρ kT
EE
V
VF
eNp
−
−
=

13. Diapositiva 13
CONDUCCION EN SEMICONDUCTORES
FUNDAMENTOS DE DISPOSITIVOS ELECTRONICOS SEMICONDUCTORES
Nivel de Fermi en un semiconductor intrínseco
n Expresión:
V
CVC
F
N
N
Ln
kTEE
E
22
−
+
=
EC
EV
Banda de
conducción
Banda de
valencia
Banda
prohibida
EF

14. Diapositiva 14
SEMICONDUCTORES
FUNDAMENTOS DE DISPOSITIVOS ELECTRONICOS SEMICONDUCTORES
Ejercicio 2. Cálculo de la distancia de la energía de Fermi al centro de la
banda prohibida.
DATOS INCOGNITAS
m n /mp 2,00 Distancia (eV) -2,24E-02
Temperatura (ºK) 500 Posición respecto a la mitad de la B.P. de bajo

15. Diapositiva 15
SEMICONDUCTORES
Concentración intrínseca en los
semiconductores
n Dependencia con la temperatura
Concentración intrínseca en los
semiconductores
n Dependencia con la temperatura
FUNDAMENTOS DE DISPOSITIVOS ELECTRONICOS SEMICONDUCTORES
kT
E
oi
GO
eTAn
−
= 32