Por que os diodos de potência têm uma construção p + n- n + e por que não p + p- n +?

11

Eu tenho aprendido sobre diodos de potência e como eles diferem dos diodos de baixa potência com a adição de uma camada tipo d levemente dopada.
Essa camada do tipo n melhora a classificação de tensão de ruptura do dispositivo e melhora a condução na polarização direta, devido ao alto número de transportadores injetados das regiões com grande dopagem.
Um diodo de potência funcionará da mesma forma se essa camada n for substituída por uma camada do tipo p levemente dopada? Se sim, por que uma camada n é preferida? Ou, se não, por quê?

diodes power-electronics semiconductors Siddharth Nandhan
fonte

Respostas:

13

A mobilidade eletrônica é aproximadamente o dobro da mobilidade do buraco, portanto, usar os elétrons como portadores majoritários significa que você obtém:

  • Para tamanho fixo, o dobro do desempenho ou ...

  • Para desempenho fixo, metade do tamanho.

DrFriedParts
fonte
+1 Costumava ser quase três vezes a mobilidade do furo no silício (não germânio), quando eu estudava isso em 1980. Lembro-me das figuras antigas de 1300 vs 500 para silício e 3800 vs 1800 para germânio. Mas as medidas podem ter sido refinadas desde os tempos antigos, suponho. (Temperatura da sala de .) #300K
1113
1
@jonk A mobilidade é uma função da concentração de dopantes. Seus números são precisos para baixas concentrações de dopantes, mas a mobilidade cai substancialmente e a proporção muda para 2: 1 nas concentrações mais altas que seriam usadas em um diodo.
Matt
@ Matt Obrigado. Lembro que a mobilidade era uma potência de T (temperatura) e também dependia da intensidade do campo elétrico. Mas eu não me lembrava disso, dependendo da concentração de dopantes. Certamente a condutividade é, é claro. Mas acho que preciso ler de novo. Você tem uma referência que eu possa examinar?
21818
@jonk O livro de Bart aborda a mobilidade aqui. ecee.colorado.edu/~bart/book/book/chapter2/ch2_7.htm ou "The Physics of Semiconductor Devices", de Simon Sze, é um excelente livro.
Matt
1
@ Matt Obrigado Matt. Isso ajuda muito. O modelo de fônon reticulado também é chamado lá. Eu estou familiarizado com isso, então isso também é uma boa ideia. Também acredito que vejo que a mobilidade de elétrons diminui rapidamente em altos níveis de dopantes e que a proporção pode ser ainda menor que 2 em níveis altos o suficiente (onde a mobilidade é bastante baixa, em geral). Apreciado.
21818