Realizzazione giunzioni p-n
•diffusione
•impiantazione
•deposizione epitassiale
Il profilo dipende dalla
tecnica usata
Dispositivi a semiconduttore
1
Giunzione p-n polarizzata


Dispositivi a semiconduttore
2
Il potenziale di contatto :  o Vbi ( built-in)
p-side
n-side
EC
Ei
EV
EC
Ei
 p
Ei  EF  kT ln  
 ni 
q Vbi = (Ei  EF)p-side + (EF  Ei)n-side
n
EF  Ei  kT ln  
 ni 
EV
Dispositivi a semiconduttore
3
Dalla figura risulta:
Vbi = (1/e) {(Ei  EF)p-side + (EF  Ei)n-side }
kT
p
kT
n

ln ( ) 
ln ( )
e
ni
e
ni
pp nn
kT

ln ( 2 )
e
ni
dove
pp  hole  concentration p  side
e nn  electron  concentration on n  side
Da osservare:
 e Vbi 
nn

 exp 

Dispositivi a semiconduttore
pn
np
kT


pp
4
Concentrazione maggioritari/minoritari
p-side
NA
ND
pp
n-side
nn
p+n
pn
np
dp dn
Dispositivi a semiconduttore
x
5
Vbi in funzione NB
NB
Dispositivi a semiconduttore
6
Giunzione p-n polarizzata


Dispositivi a semiconduttore
7
Dispositivi a semiconduttore
8
Dispositivi a semiconduttore
9
Legge di Shockley

 eV  
J  J S  exp 
  1
 KT  

 ni2 De ni2 Dh 

J S  e

 N A Le N D Lh 
IS
V=0.6 V( Si)
0.2 V (Ge)
Dispositivi a semiconduttore
10
Valori numerici
ni  1010 cm 3  1016 m 3
Dh  25 10  4 m 2 / s
Dh
 50ms 1
Lh
 ni2 De ni2 Dh 

J S  e

 N A Le N D Lh 
N D  1015 cm 3  10 21 m 3
N A  1017 cm 3
Lh  5 10 5 m
Dh Lh 5 10 5 m


Lh

10 6 s
 ni2 Dh 
  1.6 1019 1011 50 Amp m 2  8 108 Amp m 2
J S  e
 N D Lh 
Dispositivi a semiconduttore
11
Si-n doped
Dispositivi a semiconduttore
12
Distribuzione portatori
Dispositivi a semiconduttore
13
Distribuzione correnti
Dispositivi a semiconduttore
14
Dispositivi a semiconduttore
15
Il quasi-livello di Fermi varia linearmente a partire dalla
Regione di giunzione
Dispositivi a semiconduttore
16
Modello semplificato
Dispositivi a semiconduttore
17
Legge di Shockley
Fattore di idealità h

 qV
J  J S  exp 
 hk T

B


  1


Dispositivi a semiconduttore
18
Legge di Shockley
IS
Dispositivi a semiconduttore
19
Breakdown
Tunneling
Avalanche
Giunzioni sottili
Dispositivi a semiconduttore
20
Breakdown
Dispositivi a semiconduttore
21
Dispositivi a semiconduttore
22