E5 Defectos y Niveles Profundos

Tópico

Un defecto de la red cristalina de este material semiconductor, o una impureza metálica de transición presente dentro de esa misma red cristalina, introduce, a diferencia de las impurezas donoras y aceptoras poco profundas que ya establece otro modelo de este conjunto cerca de los extremos de banda, un nivel profundo dentro del bandgap de este material semiconductor: este mismo nivel profundo se sitúa mucho más cerca de la mitad de este bandgap que de cualquiera de sus dos extremos, y por eso exige, para ionizarse, una energía mucho mayor que la energía de ionización pequeña que ya exige esa misma impureza donora o aceptora poco profunda. Que este defecto de la red cristalina de este material semiconductor sea más severo, o que esta impureza metálica de transición esté presente en mayor concentración, hace que la densidad de estos niveles profundos dentro de este bandgap sea, en consecuencia, mayor.

La ocupación de este nivel profundo, si un portador de carga se encuentra efectivamente atrapado en él o no en un instante dado, depende tanto del nivel de Fermi de este material semiconductor que ya establece otro modelo de este conjunto como de la velocidad térmica de los portadores de carga libres que se mueven a su alrededor: cuanto más cerca se encuentra este nivel de Fermi de este mismo nivel profundo, más tiempo permanece ocupado por un portador de carga atrapado, mientras que una velocidad térmica más alta de estos portadores de carga libres aumenta, en cambio, la frecuencia con la que alguno de ellos choca contra este nivel profundo, ya sea para quedar atrapado en él o para escapar de él si ya estaba atrapado. Que este nivel de Fermi se acerque más a este nivel profundo hace que la ocupación de ese mismo nivel profundo, en consecuencia, sea mayor.

Por eso este modelo, con el nivel profundo y su ocupación con las que se abrió, hace que este mismo nivel profundo actúe, según sea el caso, como centro de recombinación que describe con más detalle otro modelo de este conjunto, o como trampa de carga que caracteriza experimentalmente, mediante la relajación capacitiva tras un pulso de llenado, un modelo distinto de este conjunto: como centro de recombinación, este nivel profundo captura primero a un electrón y después a un hueco, o al revés, permitiendo que ambos se recombinen entre sí a través de él en lugar de hacerlo directamente a través de todo este bandgap completo; como trampa de carga, este mismo nivel profundo simplemente atrapa y libera portadores de carga sin que se produzca ninguna recombinación. Que la densidad de estos niveles profundos, introducida aquí por un defecto de la red cristalina o por una impureza metálica de transición, sea la misma densidad de defectos que ya degrada, según la relación de Messenger-Spratt, la vida media de portadores de este material semiconductor cuando ese mismo defecto de la red cristalina lo introduce el daño por desplazamiento que describe otro modelo distinto de este conjunto hace que ambos modelos describan, en el fondo, la misma consecuencia física de este nivel profundo actuando como centro de recombinación.

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