1r ciclo Duda sobre dependecia de huecos y electrones en materiales doblemente dopados

[evoj2]

Hola.

Este en mi primer mensaje en este foro.

Realizo esta pregunta en este subforo ya que está relacionada con la electrónica de dispositivos.

Supongamos un material semiconductor dopado con impurezas donadoras a temperatura ambiente.
Entonces, podemos aproximar que $N_D^- \approx{N_D} \approx{n}$.

Si aumentamos $N_A$ (doble dopaje), empezará a aumentar $p$.

Cuando $N_A > N_D,\;p > n$ y $n < N_D$.

Esto es lógico por la ley de acción de masas, pero... ¿qué es lo que está ocurriendo físicamente? ¿Se produce una "desionización" de las impurezas donadoras?

Muchas gracias.

Un saludo.

PD: Creo que la pregunta habría estado mejor en un subforo de física del estado sólido, pero no lo he encontrado.

[aLFRe]

Re: Duda sobre dependecia de huecos y electrones en materiales doblemente dopados

Supongamos un material semiconductor dopado con impurezas donadoras a temperatura ambiente.
Entonces, podemos aproximar que $N_D^- \approx{N_D} \approx{n}$.

Si aumentamos $N_A$ (doble dopaje), empezará a aumentar $p$.

Cuando $N_A > N_D,\;p > n$ y $n < N_D$.

Esto es lógico por la ley de acción de masas, pero... ¿qué es lo que está ocurriendo físicamente? ¿Se produce una "desionización" de las impurezas donadoras?

En un átomo aislado los electrones pueden encontrarse en orbitales atómicos
espacialmente próximos al átomo.

Como ya sabes la conducción se explica mediante teoría de bandas.
Cuando un conjunto de átomos se unen formando un cristal - conductor o semiconductor -
los niveles - energías posibles - para los electrones ya no están asignados a un átomo en concreto
sino a todo el cristal.
Hay unos niveles de energía bajos que son los de valencia y unos niveles de energía altos
que son los de conducción.
En aislantes y semiconductores - intrínsecos - el menor - en energia - de los primeros y el mayor de los segundos
están separados en energía por un valor, el gap.

El mecanismo por el cual se generan portadores en un semiconductor intrínseco es por efecto de su temperatura.
e- que se encontraban en la banda de valencia por agitación térmica
tienen energía suficiente como para ocupar niveles en la banda de conducción.
Abajo deja un hueco, h+, en el nivel que ocupaba, en la banda de valencia.

Un cristal bajo un campo électrico conduce cuando hay e- en la banda de conducción
y por tanto h+ en la banda de valencia.
En ausencia de campo, cada portador puede moverse debido a su energía al azar
y tiene una vida media.
Un cristal presenta centros de recombinación donde un e- y un h+
- el electrón vuelve a su posición original - se aniquilan.
Todo esto lo tienes que tener en tus fórmulas.

En la estructura de bandas de un semiconductor dopado tipo n aparecen niveles discretos
debido a la presencia de impurezas donantes.
Estos niveles están más próximos al de menor energía de la banda de conducción y por tanto a temperatura moderada
suministran muchos electrones a la banda de conducción.
Luego aportan portadores n.

En la estructura de bandas de un semiconductor dopado tipo p aparecen niveles discretos
debido a la presencia de impurezas aceptoras.
Estos niveles están más próximos al de mayor energía de la banda de valencia y por tanto a temperatura moderada
electrones que tendrían poca energía para acceder a la banda de conducción, pueden sin embargo ser alojados
en estos niveles discretos, dejando huecos en al banda de valencia.
Luego aportan portadores p.

Si dopas con impurezas tipo n y tipo p un cristal lo lógico es que aumente el tipo de portadores tipo p y también los tipo n.
El que se pierdan portadores depende de la vida media de cada uno de éstos...
y no sabría darte una respuesta en concreto.

Un saludo.