Разделы

Авто
Бизнес
Болезни
Дом
Защита
Здоровье
Интернет
Компьютеры
Медицина
Науки
Обучение
Общество
Питание
Политика
Производство
Промышленность
Спорт
Техника
Экономика

Собственные и примесные полупроводники

В отличие от металлов, электрический ток в которых связан с наличием свободных электронов, в полупроводниках проводимость определяется в первую очередь чистотой материала и температурой.

Собственный полупроводник - это полупроводник, в котором можно пренебречь влиянием примесей при данной температуре. Согласно зонной теории твердого тела для полупроводников характерно наличие не очень широкой запрещенной зоны на энергетической диаграмме. Она выражает количественно энергетические затраты на разрыв связи и освобождение электронов из валентной зоны. Собственный полупроводник при 0°К не обладает электропроводностью (зона проводимости свободна). При температуре выше 0°К из-за тепловых флуктуаций некоторые электроны могут оказаться в зоне проводимости. При этом в валентной зоне образуются “дырки”. Дырки тоже участвуют в электропроводности за счет своих эстафетных переходов под действием электрического поля.

Чем больше Т и меньше Е, тем выше скорость генерации носителей. Одновременно в полупроводнике идет обратный процесс – рекомбинация носителей заряда, то есть возвращение электронов в валентную зону. В результате в полупроводнике устанавливается равновесная концентрация “n” и “p”. Специфика собственного полупроводника в том, что в нем

n i = p i ni + pi = 2ni

Концентрация носителей в нем определяется из выражения

ni = pi =exp(-,

где NC и NB –эффективные плотности состояния в зоне проводимости и в валентной зоне. График в координатах ln n = f(1/T)-прямая линия, tg которой характеризует . Собственный полупроводник в приборах используют редко.

Примесный – это полупроводник, электрофизические свойства в котором определяются примесями. Примеси создают дополнительные уровни в запрещенной зоне. При малой концентрации примесей, расстояние между примесными атомами велико, их электронные оболочки не взаимодействуют, и примесные энергетические уровни являются дискретными. Примеси, исходя из своего местонахождения, называются примесями замещения и примесями внедрения.

Примеси поставляющие электроны в зону проводимости называются донорными . Их уровни располагаются в запрещенной зоне вблизи нижнего края зоны проводимости. В таком полупроводнике >,поэтому полупроводник называется “n”- типа. Уровни расположенные несколько выше валентной зоны называются акцепторными, а создающие их примеси называются акцепторными. Так как электроны, заброшенные на них, не участвуют в проводимости (больше ), то в таком полупроводнике > , а полупроводник называется полупроводником “р”- типа. На поведение примесных атомов влияет их валентность. Примеси замещения, валентность которых больше валентности основных атомов решетки проявляют свойства доноров, а если их валентность меньше, то акцепторов. Так Si,As,Sb,P - доноры, а Al,B,Ga, - акцепторы. Носители, концентрация которых больше, называются основными, а концентрация, которых меньше, неосновными.

Соотношения ni pi = ni2 , называется соотношением действующих масс для носителей заряда.

 

Температурная зависимость концентрации носителей заряда.

 

Рассмотрим Si легированной донорной примесью.

Отрезки 1-4 характеризует энергию ионизации примеси. Дальнейшее увеличение температуры приводит все электроны примеси в зону проводимости, а для своих валентных электронов энергии еще мало.

4-6-область истощения примеси.

6-9-область собственной электропроводности.

С увеличением концентрации примеси участки кривых смещаются вверх. Могут возникать уже примесные зоны из-за расщепления дискретных примесных уровней. Чем больше концентрация примеси, тем выше температура их истощения. При достаточно большой концентрации примесей, их энергия ионизации может обратиться в ноль, так как примесная зона будет перекрываться зоной проводимости. Такой полупроводник является вырожденным. Концентрация электронов в таком полупроводнике постоянная во всем диапазоне примесной электропроводимости (участки 3-8-9). Такой полупроводник называется полуметаллом. Температурная зависимость удельной проводимости похожа на температурную зависимость концентрации носителей.

 

Дата публикации:2014-01-23

Просмотров:1242

Вернуться в оглавление:

Комментария пока нет...


Имя* (по-русски):
Почта* (e-mail):Не публикуется
Ответить (до 1000 символов):







 

2012-2018 lekcion.ru. За поставленную ссылку спасибо.