Ejercicios resueltos de semiconductores

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Dispositivos Semiconductores http://materias.fi.uba.ar/6625 2do Cuatrimestre de 2009

Guía de Ejercicios Nº1 – Física de los Semiconductores Datos generales: εo = 8.85 x 10-12 F/m, εr(Si) = 11.7, εr(SiO2) = 3.9 1) Una oblea de Silicio esta dopada con donores con una concentración de ND = 1015 cm-3. a) ¿Cual es la concentración de electrones n0 (cm-3) a temperatura ambiente?

N D ≫ni ⇒ n0= N D =1015 cm−3
b) ¿Cual es la concentración de huecos p0 (cm-3) a temperatura ambiente?

p 0 n0=ni ⇒ p0=

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n 2 n2 1020 −3 i i 5 −3 = ≃ cm =10 cm n 0 N D 1015

2) Una oblea de Silicio esta dopada con donores con una concentración de NA = 1014 cm-3. a) ¿Cual es la concentración de electrones n0 (cm-3) a temperatura ambiente? b) ¿Cual es la
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c) ¿Qué tiempo es necesario para que un electrón se desplace por arrastre, en promedio, una distancia de 1µm? d) ¿Cuantas colisiones ocurren mientras se está desplazando? Puede suponer que el tiempo medio entre colisiones es τc = 0.1ps. 6) En una muestra de Silicio que tiene una concentración de donores de NA = 1018 cm3 , se aplica un campo eléctrico en la dirección +x de magnitud 2x103 V/cm. a) ¿Cuál es la velocidad de arrastre de los electrones (magnitud y signo)? b) ¿Cuál es la densidad de corriente de arrastre de los electrones (magnitud y signo)? c) ¿Qué tiempo es necesario para que un electrón se desplace por arrastre, en promedio, una distancia de 1µm?

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d) ¿Cuantas colisiones ocurren mientras se está desplazando? Puede suponer que el tiempo medio entre colisiones es τc = 0.05ps. 7) Iluminando el silicio se establece un gradiente de concentración de huecos minoritarios a lo largo de una muestra de 2µm de longitud que esta dado por p(x) = 1018 cm-4.x, donde x es la coordenada en la dirección del gradiente de concentración. La concentración de donores en la muestra es ND = 1016 cm-3. a) Encuentre la densidad de corriente de difusión de huecos. b) ¿Cuanto tiempo necesita un hueco para difundirse a lo largo de la muestra? 8) En una muestra de silicio se establece un gradiente de concentración de electrones minoritarios en la región x ≥ 0 que

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