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3_proprietà elettriche dei materiali e semiconduttori - Coggle Diagram
3_proprietà elettriche dei materiali e semiconduttori
Proprietà elettriche dei materiali
bohr model
atom
numero di elettroni
con certa energia ciascuno
livelli di energia sono quantizzati
dePauli exclusion principle
In a given atom with more electrons not more than two electrons (with opposite spin) with the same spatial configuration can occupy the same level
Each electron is characterized by an unique ‘state
Fermi level
fermi-dirai distribution
Silicio
3s^2p^2
3 orbitali s occupate da due elettroni
le p sono 6/6/2
Z=14
nell'ultima orbitale ci sono quattro spazi liberi
elettroni di valenza
banda di valenza
banda di conduzione - generati dagli altri livelli di energia
Energy gap - non ci sono stati possibili per gli elettroni
grazie alle bande determiniamo le proprietà fisiche del materiale
Solid state materials calcification
semiconductors
tra 10^-8 e 10^3
poco spazio
un legame covalente può essere rotto abbastanza facilmente e il suo elettrone può diventare libero e quindi in grado di portare corrente.
Fermi level
conductors
10^3
non sono separate CB e Vb
banda di conduzione occupata anche a basse temperature
insulators
conduttività minore di 10^-8
grande spazio di energia tra CB e VB
no elettroni liberi, vuote bande energia
Electrical conductivity
accelerazione elettroni
drift velocità
densità di corrente
conduttività elettrica
nei semiconduttori
conduzione di carica ottenuta da
elettroni di valenza
corrente di buchi in VB
elettroni liberi
corrente di elettroni nella banda di conduzione
simultaneamente e indipendentemente
Intrinsic semiconductors
ni= densità intrinseca di portatori (numero basso)
dipende da T
electron density [n]= hole density (p)
ordine conductivity (mue + mul )10^10
estremamente puri
fermi level
Doping
n-type
electrons (majority carries)
hole minority carries
impurities (Sb [antimony], As Arsenic, P)
increase conductivity
intrinsic semiconductor
per far si che vengano creati tutti i legami di covalenza con i atomi vicini
Fermi level near CB
extra electron energy levels (near CB)
p-type
hole (majority carries)
electrons (minority carries)
impurities (Boron, Aluminium, Gallium)
increase conductivity
intrinsic semiconductor
vengono aggiunte impurità, ovvero lacune.
no legame completo col resto del cristallo
fermi level near VB
extra hole energy levels near VB
Extrinsic semiconductors
Doping
n-type material
electron density = Nd
Nd >> ni
nn >>ni =pi >>pn
p-type material
hole density = Na
Na >> ni
pp >>pi =ni >>np
PN junction
deriva di elettroni p -> n
lacune n -> p
correnti di diffusione = di deriva
flusso corrente nullo
FE costante
potenziale = V0
diffusione di elettroni e lacune che crea campo elettrico ( n-> p)
Lacune p->n
elettroni n->p
Forward biased junction
p more positive (p+ ; n-)
gli elettroni vanno in discesa verso p attraverso la giunzione
Reverse biased junction
p more negative (p-; n +)
gli elettroni sono in salita verso la giunzione
no conduzione, aumenta energia elettroni
DIODO
p+A -> n-B
Va<Vb piccolissima corrente da B a A
reversed voltage
Va >Vb la corrente fluisce da a b
forward voltage