Semiconduttore degenerato

Nel caso di drogaggio moderato, gli atomi del drogante creano singoli livelli di drogante spesso considerati come stati localizzati, vicini, a seconda della loro natura alla banda di conduzione (donatore) o alla banda di valenza (accettore), e che possono aumentare la popolazione di portatori di carica minoritaria (elettroni nella banda di conduzione, buchi nella banda di valenza) per promozione termica (o transizione ottica).

A un livello sufficientemente alto di impurità (drogante), la banda di conduzione (rispettivamente di valenza) si avvicina così tanto al livello del drogante donatore (rispettivamente accettore) che si fonde con esso, e un tale sistema cessa allora di avere le caratteristiche tipiche dei semiconduttori, per esempio la conducibilità elettrica che aumenta con la temperatura. Il limite solitamente impostato di un tale sistema è:

  • EC-EF < 3kBT per un semiconduttore n
  • EF-EV < 3kBT per un semiconduttore p

Tuttavia, il semiconduttore drogato in questo modo ha ancora meno portatori di carica di un metallo (circa 1023 cm-3, un semiconduttore intrinseco – non drogato – come il silicio che ha una concentrazione di circa 1010 cm-3, con drogaggio che raggiunge ~1019 – 1020 cm-3), le cui caratteristiche sono in realtà intermedie tra quelle di un semiconduttore e quelle di un metallo.

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