domingo, 30 de mayo de 2010

Movilidad de los huecos frente a los electrones.


A la hora de producir una corriente eléctrica no es lo mismo trabajar con silicio tipo P, que con silicio tipo N. En el silicio tipo N la conducción la producen los electrones y en el tipo P la producen los huecos. Sin embargo no se requiere la misma energía para mover un electrón que para mover un hueco, a este parámetro se le denomina mobilidad. Se mide en cm/Vs (centímetros / (voltio·segundo), y depende el manterial y de la concentración de portadores.

Además de otros factores, la masa efectiva de un electrón es un 30% menor que la de un hueco, lo que implica la necesidad de una menor energía para desplazar un electrón. En los semiconductores con impurezas pentavalentes (tipo N) el electrón "sobrante" sólo tiene que superar una barrera energética de 0,05eV para pasar a la banda de conducción, una 20 veces menor que la barrera de potencial en silicio puro. Mientras que los huecos en impurezas trivamentes requieren una energía mayor.

Los resultados indican cifras de mobilidad aproximadamente tres veces mayores en electrones que en huecos, entre 1400 y 1600 cm/V·s para los electrones y 450-600 cm/V·s para los huecos.

Esto afecta a la resistividad del material, y en dispositivos de conmutación donde estas pérdidas son críticas alcanza niveles muy importantes, si por ejemplo un dispositivo de potencia basado en silicio tipo P requiere un área notablemente mayor para ofrecer las mismas características que un equivalente basado en silicio tipo N, posiblemente sea más adecuado no usar el de tipo P aún a costa de mayor complejidad en el circuito. Como veremos, aparte del sustancial ahorro en área de silicio hay otros fenómenos derivados de las grandes áreas como capacidad parásita y velocidad de recombinación que afectan a las prestaciones dinámicas del dispositivo.

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