FÍSICA DE SEMICONDUCTORES CALCULO DE ENERGÍA DE IONIZACIÓN UN Tatiana Andrea Gracia Prada -fsc11Tatiana- 15-06-2015
Energía de ionización Revise el modelo de Bohr para calcular la energía En de un electrón confinado en el nivel n de energía. (ecuación 2-15) Calcular, de manera aproximada, la energía de enlace de un electrón de un átomo de Ge que actúa como donante en un ambiente de Si. (ec 3-8, página 68)
Energía de ionización Revise el modelo de Bohr para calcular la energía En de un electrón confinado en el nivel n de energía. (ecuación 2-15) Asumiendo el modelo de Bohr y se analiza la figura presentada a continuación, la energía total de un electrón en la n-ésima órbita es: 𝐸 𝑛 = 𝐸 𝑝 + 𝐸 𝑐 𝐸 𝑛 =− 𝑚 𝑞 4 2 𝐾 2 𝑛 2 ℏ 2 𝐾=4𝜋 𝜀 0 𝜀 𝑟 Para un electrón confinado en el nivel n de energía, se tiene: 𝐸 𝑛 = 1 𝑛 2 − 𝑚 𝑒 𝑞 𝑒 4 2 4𝜋 𝜀 0 2 6,6∗ 10 34 2𝜋 2 𝐸 1 =− 1 𝑛 2 ∗13,62𝑒𝑉
Energía de ionización Calcular, de manera aproximada, la energía de enlace de un electrón de un átomo de Ge que actúa como donante en un ambiente de Si. (ec 3-8, página 68) Si se tiene que para el germanio: 𝐾=4𝜋 𝜀 0 𝜀 𝑟 𝜀 𝑟 =16 𝑚 ∗ =0,12 𝑚 𝑒 𝑚 𝑒 =9,1∗ 10 −31 𝑘𝑔 𝑞=1,6∗ 10 −19 𝑒𝑉 𝐸 𝑛 =− 𝑚 ∗ 𝑞 4 8 𝜀 0 ∗𝜀 𝑟 ℏ 2 = 9,1∗ 10 −31 ∗0,12 ∗ 1,6∗ 10 −19 4 8 8,85∗ 10 −12 ∗16 2 ∗ 6,6∗ 10 −34 2 𝐸 𝑛 =−1,024∗ 10 −21 𝐽∗ 10 19 1,6 𝑒𝑉 𝐸 𝑛 =−6,401∗ 10 −3 𝑒𝑉 𝐸 𝑛 =−6,4𝒎𝒆𝑽
Energía del medio ambiente El medio ambiente es fuente de energía para los semiconductores. Calcular la energía, en meV, que provee el medio ambiente (T=300K) 𝐸=𝑘𝐵𝑇 donde 𝑘𝐵=13,8 ∗10 −24 𝐸= 𝐾 𝐵 𝑇 𝐸=13,8∗ 10 −24 𝐽 𝐾 ∗300𝐾 𝐸=4,14∗ 10 −21 𝐽∗ 10 19 1,6 𝑒𝑉 𝐸=25,88∗ 10 −3 𝑒𝑉 [Ver nota en la pág 78]
Energía de ionización 3. Calcular la energía, en meV, que provee el medio ambiente (T=300K) Rta: Se puede aplicar la formula Kb*T para hallar dicha energía. El resultado es: