Entonces, aquí está la ecuación de la Ley de Acción en Masa: -
\ $ np = n_i ^ 2 \ $
Aquí, \ $ n = \ $ Densidad de carga de electrones; \ $ p = \ $ densidad de carga de agujero
Y, \ $ n_i ^ 2 = \ $ Concentración de portadora de carga intrínseca
La ecuación es cierta para semiconductores intrínsecos y extrínsecos y cuenta 2 hechos importantes sobre semiconductores extrínsecos: -
Para semiconductores de tipo n, \ $ n > n_i \ $ so \ $ p < n_i \ $
Para semiconductores de tipo p, \ $ p > n_i \ $ so \ $ n < n_i \ $
Mi libro dice eso
"Si un semiconductor puro está dopado con impurezas de tipo n, el número de electrones en la banda de conducción aumenta por encima de un nivel y el número de orificios disminuye por debajo de un nivel. Del mismo modo, la adición de impurezas de tipo p a un semiconductor puro aumenta el número de agujeros en la banda de valencia por encima de un nivel y disminuye el número de electrones en la banda de conducción por debajo de un nivel ".
La pregunta es: -
Supongamos que tenemos un semiconductor intrínseco. Se sabe que, en un semiconductor intrínseco, \ $ n = p = n_i \ $
Se dopa y se convierte en un semiconductor de tipo n.
Mi libro dice que el número de orificios en la banda de valencia / densidad de orificios, \ $ p \ $ disminuye. Mi pregunta es si la densidad de agujero (portadores de carga minoritaria) en el semiconductor de tipo n disminuye solo debido al proceso de recombinación o ¿existe alguna otra razón que no sea el proceso de recombinación?
¿Por qué surgió la pregunta en mi mente?
Vea, en el semiconductor de tipo n, los orificios se pueden generar usando solo excitación térmica.
Ahora, si en el semiconductor intrínseco (sc), la densidad del agujero es \ $ p \ $ (que puede producirse solo por agitación térmica) y luego ese sc intrínseco se cambia al tipo n sc, la densidad del agujero, \ $ p \ $ no cambiará pero la densidad electrónica \ $ n \ $ aumentará en gran cantidad (\ $ n > > > p \ $) debido a la presencia de átomos de impureza pentavalentes y debido a la agitación térmica. / p>
Entonces, la única forma que queda para que la densidad de agujeros, \ $ p \ $ pueda disminuir es el proceso de recombinación .
Una forma de describir la disminución en la densidad del agujero que no sea el proceso de recombinación en semiconductores de tipo n (según mí): -
Suponga que un cristal de sc intrínseco tiene 10 átomos (no es posible, pero suponga). 4 de cada 10 átomos se excitan térmicamente y, por lo tanto, se crean 4 pares de agujeros de electrones (\ $ n = 4; p = 4 \ $).
Se convierte en un semiconductor tipo n dopándolo con 2 átomos de impureza pentavalentes. Los 2 átomos de impureza reemplazan a los 2 átomos del anfitrión para mantener el número total de átomos, es decir, 10.
Uno de los 2 átomos de impureza pentavalentes reemplaza al átomo que antes generaba un par de agujeros de electrones. Entonces, ahora,
Parejas electrón-agujero generadas debido a la excitación térmica = 3
Electrones generados debido a átomos de impureza pentavalente = 2
Por lo tanto, \ $ n = 3 + 2 = 5; p = 3 \ $
Por lo tanto, la densidad de los orificios disminuye de 4 a 3
Entonces, mientras dopaje, si los átomos de impureza pentavalentes reemplazan a los átomos del anfitrión que antes creaban pares de agujeros de electrones, entonces habrá una disminución en el valor de la densidad del agujero en la sc de tipo n.
Y así es como se puede reducir la densidad de los orificios además del proceso de recombinación.
Pero toda la hipótesis se basa simplemente en la probabilidad de reemplazo de átomos del anfitrión excitados térmicamente con átomos de donantes.
La hipótesis dada probablemente sea incorrecta. Pero así es como lo estoy visualizando.
Pero mi pregunta principal es ¿por qué la densidad de agujeros en el semiconductor de tipo n disminuye y la densidad de electrones en el semiconductor de tipo p disminuye? ¿Es la recombinación la causa principal o algo más?
Nota: -
Por favor, tenga paciencia conmigo. Estoy estudiando electrónica introductoria.