Comparison Between Silicon (Si) and Gallium Arsenide (GaAs) Using MATLAB

Abstract

Основою роботи компонентів сучасної електроніки – діодів, транзисторів, тощо – є можливість керування електропровідністю напівпровідників шляхом легування, тобто введенням домішок у матеріал. На основі напівпровідників з різними концентраціями домішок можна сформувати контакт для керування напрямком і кількістю струму, що протікає через вузол. Ця властивість є основою роботи компонентів сучасної електроніки: діодів, транзисторів тощо. Деякими прикладами напівпровідників є кремній (Si), германій (Ge) і арсенід галію (GaAs). Ці речовини близькі до ізоляторів (власних напівпровідників), але додавання невеликої кількості легуючої домішки призводить до сильного падіння електричного опору, перетворюючи їх на провідники. Залежно від типу легуючої домішки можна виготовити напівпровідник n-типу або p-типу. Кремній є критично важливим елементом для виготовлення більшості електронних схем. Кремній (Si) є чистим кристалічним напівпровідниковим матеріалом; це добре відомий і найбільш використовуваний матеріал. Після кремнію (Si) арсенід галію (GaAs) є другим за поширеністю напівпровідником, який використовується в лазерних діодах, сонячних елементах, мікрохвильових мікросхемах та інших. У статті представлено порівняння між шириною забороненої зони Eg як функції температури T, шириною забороненої зони Eg як функції густини легування та власної густини носіїв ni кремнію (Si) і арсеніду галію (GaAs) за допомогою MATLAB.

The basis of operation of modern electronics components – diodes, transistors, etc. – is the ability to control the electrical conductivity of semiconductors by doping, that is, by introducing impurities into the material. Semiconductors doped differently can be brought into contact to create junctions for controlling the direction and quantity of the current flowing through the assembly. Some examples of semiconductors are silicon (Si), germanium (Ge) and gallium arsenide (GaAs). These substances are close to insulators (intrinsic semiconductors), but the addition of a small amount of dopant leads to a strong drop in electrical resistance, turning them into conductors. Depending on the kind of dopant, n-type or p-type semiconductor can be made. Silicon is a critical element for fabricating most electronic circuits. Silicon (Si) is a pure crystalline semiconductor material; it is the well-known and most used material. After silicon (Si), gallium arsenide (GaAs) is the second most common semiconductor used in laser diodes, solar cells, microwavefrequency integrated circuits and others. This paper presents a comparison between the energy band gap Eg as a function of temperature T, energy band gap Eg as a function of doping density and intrinsic carrier density ni of silicon (Si) and gallium arsenide (GaAs) using MATLAB.