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Concentración de Portadores en Equilibrio

Información general

  1. Los semiconductores contienen portadores mayoritarios y minoritarios. Los más abundantes portadores de carga son los portadores mayoritarios; los menos abundantes son los portadores minoritarios.
  2. La concentración de portadores en equilibrio se puede aumentar a través de dopaje.
  3. El número total de portadores en la banda de conducción y de valencia se llama la concentración de portadores en equilibrio.
  4. El producto de portadores minoritarios y de carga mayoritarios es una constante.

El número de portadores en la banda de conducción y de valencia sin polarización aplicada externamente se llama la concentración de portadores en equilibrio. Para portadores mayoritarios, la concentración de portadores en equilibrio es igual a la concentración de portadores intrínsecos más el número de portadores libres añadidos por el dopaje de semiconductores. Bajo la mayoría de condiciones, el dopaje del semiconductor es varios órdenes de magnitud mayor que la concentración de portadores intrínsecos, de manera que el número de portadores mayoritarios es aproximadamente igual a la de dopaje.

En el equilibrio, el producto de la concentración de portadores mayoritarios y minoritarios es una constante, y esto se expresa matemáticamente por la ley de acción de masas.

Law of Mass Action

dónde ni es la concentración de portadores intrínsecos y n0 and p0 son las concentraciones de portadores de equilibrio de electrones y huecos.

El uso de la ley de Acción de Masas anteriormente, las concentraciones de la mayoría y de portadores minoritarios se dan como:

 

 

 

 

dónde NDes la concentración de átomos donantes NA es la concentración de átomos aceptores.

Las ecuaciones anteriores muestran que el número de portadores minoritarios disminuye a medida que aumenta el nivel de dopaje. Por ejemplo, en materiales de tipo n, algunos de los electrones extra añadidos por dopaje del material ocupará los espacios vacíos (es decir, huecos) en la banda de valencia, reduciendo así el número de agujeros.

Concentración de portadores en equilibrio para bajo y alto dopaje, que muestra que a medida que se aumenta el dopaje, la concentración de portadores minoritarios disminuye.