Página 55 - Coordinación de Servicios de Información

Electrónica física
En este tipo de materiales, el comportamiento
está dominado por los portadores móviles. La
densidad de portadores móviles en los semicon–
ductores extrínsecos no tiene una forma simple,
sino que es una función del estado de ionización
de las impurezas y de la formación de pares
electrón-hueco.
In",
InND
Reglón 111 Reglón 11 Reglón I
l/Ti l /T, l/T
Figura 11.27. Variación de densidad de portadores
libres por la temperatura en un semiconductor tipo n.
En cualquier región de temperatura, la canti–
dad total de portadores es la suma de los porta–
dores intrínsecos y los portadores proporciona–
dos por las impurezas.
En la región Ila temperatura es tan baja que la
energía promedio no es suficiente para crear una
cantidad significativa de pares electrón-hueco
(energía de activación = Egl2 - 0.5 eV), mien–
tras que las impurezas requieren una energía
de activación mucho menor para producir elec–
trones por ionización (energía de activación
= Ee - Eo - 0.05 eV, la energía de activación es
ésta y no la mitad, ya que no hay conducción a
través de los niveles de las impurezas). Cuando
!3. temperatura en el semiconductor es igual a la
temperatura de saturación T" todas las impure–
zas han sido ionizadas. La conductividad en esta
región tendría la siguiente expresión, donde A,
es independiente de la temperatura:
(11.38)
En la región 11, que comprende desde la tem–
peratura de saturación T, hasta la temperatura
intrínseca T" la densidad de portadores libres se
mantiene constante, ya que las impurezas están
todas ionizadas y aún no existe suficiente energía
térmica promedio para que la generación de pa-
54
res electrón-hueco sea comparable a la densidad
de impurezas ionizadas. Ésta es la región donde
los semiconductores son empleados en electró–
nica para las aplicaciones en dispositivosactivos.
Aquí la densidad de portadores es una constante,
No, mientras que la movilidad hace disminuir la
conductividad. La expresión de conductividad
tiene la siguiente forma, donde Anes otra cons–
tante independiente de la temperatura:
(11.39)
En la región m, cuando la temperatura es
mayor que Ti, la energía térmica promedio es su–
ficientemente alta como para que la densidad de
pares electrón-hueco sea aún mayor que la den–
sidad de portadores proporcionados por las im–
purezas, así que la cantidad de portadores au–
menta una vez más, pero ahora se debe a los
pares electrón-hueco. El comportamiento de
cualquier semiconductor en esta región es muy
parecido al de los semiconductores intrínsecos.
La expresión de conducti vidad tiene la misma
forma que en los semiconductores intrínsecos,
donde AIII es independiente de la temperatura:
(11.40)
111
L------------------------.l /T
Figura 11.28. Variación de la conductividad con la
temperatura en un semiconductor extrlnseco.
De acuerdo con la figura anterior es posible
identificar las regiones 1y 111, donde la conducti–
vidad aumenta con la temperatura debido al
aumento en la densidad de portadores, y la re–
gión JI, donde la conductividad disminuye con
la temperatura a causa de la variación en la mo–
vilidad de los portadores.