Metodi pratici per la determinazione del potenziale incorporato nelle giunzioni dei semiconduttori

La comprensione del potenziale incorporato nelle giunzioni semiconduttori è essenziale per la progettazione e l'analisi di dispositivi elettronici.

Metodo 1: Misurazione del processo di capacitanza (C-V)

La misura C-V prevede l'analisi della regione di esaurimento di un diodo. Applicando un bias inverso e misurando la capacità, il potenziale incorporato può essere calcolato utilizzando la relazione:

V bi = (kT/q) * ln(N A * N D / n i^2) + V R

Dove V bi è il potenziale incorporato, N A e N D stanno doping concentrazioni, n i è la concentrazione portante intrinseca, V R è il bias inverso applicato, e altri simboli hanno i loro significati abituali.

Metodo 2: Metodo di tensione Open-Circuit

Questo metodo misura la tensione di circuito aperto (V OC) di un diodo sotto illuminazione. Il V OC è legato al potenziale incorporato dall'equazione:

V OC ≈ V bi - (kT/q) * ln(I L / I 0)]

Qui, I L è la fotocorrente, e I 0 è la corrente di saturazione. Misurando V OC e conoscendo i valori attuali, V bi può essere stimato.

Metodo 3: Elettroluminescenza e Photoluminescence

I metodi ottici prevedono l'analisi degli spettri di emissione dell'incrocio, la lunghezza d'onda di picco si riferisce al divario energetico, che può essere utilizzato per determinare indirettamente il potenziale incorporato.

Questi metodi sono utili per i materiali in cui le misurazioni elettriche sono impegnative.

Sintesi