Загрузил gorbaneva.july

полупроводники

Реклама
ПОЛУПРОВОДНИКИ
Собственная и примесная проводимость
 ПОЛУПРОВОДНИКИ, широкий класс в-в,
характеризующийся значениями уд.
электропроводности s, промежуточными
между уд. электропроводностью металлов
s~106—104 Ом-1 см-1 и хороших диэлектриков
s~10-10—10-12 Ом-1см-1 (электропроводность
указана при комнатной темп-ре). Характерной
особенностью П., отличающей их от металлов,
явл. возрастание электропроводности с ростом
темп-ры, причём, как правило, в широком
интервале темп-р возрастание это происходит
экспоненционально:
 Различают собственные и примесные
полупроводники. К числу собственных
полупроводников относятся технически чистые
полупроводники.
 Электрические свойства примесных
полупроводников определяются имеющимися
в них искуственно вводимыми примесями.
 Проводимость полупроводников имеет две
составляющие: электронную и дырочную.
Выясним физический смысл понятия «дырка».
 При наличие вакантных уровней в валентной
зоне поведение электронов валентной зоны
может быть представлено как движение
положительно заряженных квазичастиц,
получивших название «дырок».
СОБСТВЕННАЯ ПРОВОДИМОСТЬ
 Собственная проводимость возникает в
результате перехода электронов с верхних
уровней валентной зоны в зону проводимости.
В зоне проводимости появляется некоторое
количество электронов, в валентной зоне
появляется такое же количество дырок.
Распределение электронов по уровням
валентной зоны и зоны проводимости
описывается функцией Ферми-Дирака.
 Расчет дает, что у собственных
полупроводников отсчитанное от потолка
валентной зоны значение уровня Ферми равно

E
m
1
3
EF  E  kT ln д
2
4
mэ
EF
EF
E
ПРИМЕСНАЯ ПРОВОДИМОСТЬ
 Примесная проводимость возникает, если
некоторые атомы данного полупроводника
заменить в узлах кристаллической решетки
атомами, валентность которых отличается на
единицу от валентности основных атомов.
 Типичными полупроводниками являются
элементы IV группы периодической системы
Менделеева – германий и кремний.
 Если заменить один из атомов Ge на
пятивалентный атом As, то пятый электрон как
бы лишний и легко отщепляется от атома.
 В этом случае атомы примеси являются
поставщиками электронов проводимости и
называются донорами.Полупроводник
обладает электронной проводимостью и
называется полупроводником n-типа.
Донорные примеси располагаются вблизи дна
зоны проводимости.
 Положение уровня Ферми для примесного
полупроводника зависит от температуры
E
Донорные уровни
EF
 ni 
E
 В полупроводнике с примесью, валентность
которой на единицу меньше валентности
основных атомов, преобладают дырки.
Проводимость в этом случае называется
дырочной, полупроводник p-типа, а примеси –
акцепторными.
Акцепторные уровни располагаются у потолка
валентной зоны
Положение уровня Ферми также зависит от
температуры. При повышении температуры
уровень Ферми смещается к середине
запрещенной зоны
Контакт электронного и дырочного
полупроводников
 Контакт полупроводников разного типа
называют р-n-переходом.
N
Акцепторы
Доноры
p
n
p  n  переход
 Основные носители в р-области – это дырки,
неосновные – электроны, в n-области –
основными носителями являются электроны,
неосновными – дырки..
E0
p











n
E
E0
p
 
 
 
 
 






E





n
 Вольт-амперная характеристика
полупроводникового диода
Термоэлектронные явления.
Явление Зеебека.
 Явление Зеебека- возникновение термоЭДС в
замкнутой цепи, составленной из двух
разнородных металлов или полупроводников,
при поддержании спаев при разной
температуре.
T1
T2
 ТермоЭДС обусловлена тремя причинами:
 1. Зависимостью энергии Ферми от
температуры.
 2. Диффузией электронов (или дырок).
 3. Увлечением электронов фононами.
Контактная разность потенциалов
Металл
Металл11
e1
 F1

eUМеталл
12
2
Металл 1 eUМеталл 2
12
e 2
F2
e1
 F1
e 2
F2
 Внешняя контактная разность потенциалов
eU12  e2  e1
 Внутренняя контактная разность потенциалов
  e F1  e F 2
eU12
 ТермоЭДС
 термо   AB (T2  T1)
T1  T2
T1
T2
Скачать