Calcolatore di banda proibita e portatori nei semiconduttori
Calcola banda proibita, portatori di equilibrio, livello di Fermi e conducibilità per Si, Ge e GaAs.
Silicio: 300 K; Banda proibita Eg = 1,125 eV
| Banda proibita Eg | 1,125 eV |
|---|---|
| Portatori intrinseci ni | 8,143e+9 cm-3 |
| Elettroni n | 8,143e+9 cm-3 |
| Lacune p | 8,143e+9 cm-3 |
| Livello di Fermi sopra il bordo di valenza | 0,5567 eV |
| Conducibilità (mobilità fisse a 300 K) | 2,414e-6 S/cm |
A 300 K, il silicio ha una banda proibita di circa 1,125 eV. Scegli Si, Ge o GaAs per calcolare banda proibita e portatori intrinseci in funzione della temperatura, poi inserisci il drogaggio netto con segno per stimare livello di Fermi e conducibilità.
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Esempio: Quali sono banda proibita e portatori intrinseci del silicio a 300 K?
Eg(T) = Eg(0) – alpha T^2/(T + beta); ni = sqrt(Nc Nv) exp[-Eg/(2 kB T)]. Neutralità di carica: n – p = ND – NA; np = ni^2. EF – Ev = kB T ln(Nv/p); conducibilità = q(n mu_n + p mu_p).
Materiali intrinseci di riferimento a 300 K
| Materiale | Banda proibita Eg (eV) | Portatori intrinseci ni (cm-3) | Mobilità elettronica a 300 K (cm2/V/s) | Mobilità delle lacune a 300 K (cm2/V/s) |
|---|---|---|---|---|
| Silicio | 1,125 | 8,143e+9 | 1400 | 450 |
| Germanio | 0,6634 | 2,033e+13 | 3900 | 1900 |
| Arseniuro di gallio | 1,422 | 2,044e+6 | 8800 | 400 |
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}Fonti: C. D. Thurmond, The standard thermodynamic functions for the formation of electrons and holes in Ge, Si, GaAs, and GaP, Journal of the Electrochemical Society 122, 1133 (1975); B. Van Zeghbroeck, Principles of Semiconductor Devices (2011), Appendix 3: Material Parameters (300 K); CODATA 2018, NIST.
Rivisto da un fisico con esperienza al CERN