Содержание
- 2. Полупроводники Полупроводниковый диод Рекомбинация Собственная проводимость Проводники IV группы Решетка германия Примеси Сильно легированные полупроводники Фотопроводимость
- 3. Полупроводники - вещества, электропроводность которых при комнатной температуре имеет промежуточное значение между электропроводностью металлов (106 —
- 4. Полупроводниковый диод - полупроводниковый прибор с двумя электродами, обладающий односторонней проводимостью. К полупроводниковым диодам относят обширную
- 5. Рекомбинация - электронов и дырок в полупроводниках, исчезновение пары электрон проводимости - дырка в результате перехода
- 6. Собственная проводимость. Собственная проводимость возникает в результате перехода электронов с верхних уровней валентной зоны в зону
- 7. Типичными полупроводниками являются элементы IV группы периодической системы Менделеева — германий и кремний. Они образуют решетку,
- 8. На рис. 4 условно изображена решетка германия с примесью 5-валентных атомов фосфора. Для образования ковалентных связей
- 9. Примеси искажают поле решетки, что приводит к возникновению на энергетической схеме так называемых локальных уровней, расположенных
- 15. При больших концентрациях примесей или дефектов проявляется их взаимодействие, ведущее к качественным изменениям свойств П. Это
- 16. Фотопроводимость полупроводников - увеличение электропроводности П. под действием света; как правило, обусловлена появлением дополнительных неравновесных носителей
- 17. Прохождение быстрых частиц через полупроводники. Значит. доля энергии частицы (~30%) при этом тратится в конечном счёте
- 18. С понятием подвижности связано понятие коэффициента диффузии D носителей, хаотичность движения которых в отсутствие поля создаёт
- 19. Возможности использования термоэлектрических явлений в П. перспективны для прямого преобразования тепловой энергии в электрическую, а также
- 20. Выпрямление токов и усиление напряжений можно осуществить с помощью полупроводниковых устройств, называемых полупроводниковыми (или кристаллическими) диодами
- 21. образовавшиеся в результате захвата электронов атомами примеси (акцепторы при этом становятся отрицательными ионами); кроме того, в
- 24. Скачать презентацию
Полупроводники
Полупроводниковый диод
Рекомбинация
Собственная проводимость
Проводники IV группы
Решетка германия
Примеси
Сильно легированные полупроводники
Фотопроводимость полупроводников
Прохождение
Полупроводники
Полупроводниковый диод
Рекомбинация
Собственная проводимость
Проводники IV группы
Решетка германия
Примеси
Сильно легированные полупроводники
Фотопроводимость полупроводников
Прохождение
Диффузия носителей
Термоэлектрические явления в полупроводниках
P-N переход
Полупроводники - вещества, электропроводность которых при комнатной температуре имеет промежуточное значение
Полупроводники - вещества, электропроводность которых при комнатной температуре имеет промежуточное значение
Полупроводниковый диод - полупроводниковый прибор с двумя электродами, обладающий односторонней проводимостью.
Полупроводниковый диод - полупроводниковый прибор с двумя электродами, обладающий односторонней проводимостью.
Рекомбинация - электронов и дырок в полупроводниках, исчезновение пары электрон проводимости
Рекомбинация - электронов и дырок в полупроводниках, исчезновение пары электрон проводимости
Собственная проводимость. Собственная проводимость возникает в результате перехода электронов с верхних
Собственная проводимость. Собственная проводимость возникает в результате перехода электронов с верхних
Распределение электронов по уровням валентной зоны и зоны проводимости определяется функцией Ферми. Вычисления показывают, что уровень Ферми лежит точно посредине запрещенной зоны (рис.1). Следовательно, для электронов, перешедших в зону проводимости, величина W—WF мало отличается от половины ширины запрещенной зоны. Уровни зоны проводимости лежат на хвосте кривой распределения.
Если на графике откладывать зависимость 1n σ от 1/T, то для полупроводников получается прямая линия, изображенная на рис. 2. По наклону этой прямой можно определить ширину запрещенной зоны ΔW.
Типичными полупроводниками являются элементы IV группы периодической системы Менделеева — германий
Типичными полупроводниками являются элементы IV группы периодической системы Менделеева — германий
При достаточно высокой температуре тепловое движение может разорвать отдельные пары, освободив один электрон (такой случай показан на рис. 3).
. Покинутое электроном место перестает быть нейтральным, в его окрестности возникает избыточный положительный заряд + е — образуется дырка. На это место может перескочить электрон одной из соседних пар. В результате дырка начинает также странствовать по кристаллу, как и освободившийся электрон.
На рис. 4 условно изображена решетка германия с примесью 5-валентных атомов
На рис. 4 условно изображена решетка германия с примесью 5-валентных атомов
Таким образом, в полупроводнике с 5-валентной примесью имеется только один вид носителей тока — электроны. Соответственно говорят, что такой полупроводник обладает электронной проводимостью или является полупроводником n-типа (от слова negativ — отрицательный). Атомы примеси, поставляющие электроны проводимости, называются д о н о р а м и.
Примеси искажают поле решетки, что приводит к возникновению на энергетической схеме
Примеси искажают поле решетки, что приводит к возникновению на энергетической схеме
При больших концентрациях примесей или дефектов проявляется их взаимодействие, ведущее к
При больших концентрациях примесей или дефектов проявляется их взаимодействие, ведущее к
Условие сильного легирования: ×a ~ 1, легко достигается для примесей, создающих уровни с малой энергией связи (мелкие уровни). Например, в Ge и Si, легированных примесями элементов III или V групп, это условие выполняется уже при Nпр ~ 1018-1019 см-3 в то время как удаётся вводить эти примеси в концентрациях вплоть до Nпр ~ 1021 см-3 при плотности атомов основного вещества ~ 5×1022 см-3. В П. AIVBV практически всегда с большой концентрацией (³ 1017-1018 см-3) присутствуют вакансии одного из компонентов, а энергии связи носителей с этими вакансиями малы, так что условие a > 1 практически всегда выполнено.
Фотопроводимость полупроводников - увеличение электропроводности П. под действием света; как правило,
Фотопроводимость полупроводников - увеличение электропроводности П. под действием света; как правило,
Явление фотопроводимости позволяет за короткое время (~ мксек или ~ нсек)изменять электропроводность П. в очень широких пределах, а также даёт возможность создавать высокие концентрации носителей тока в П., в которых из-за относительно большой DE и отсутствия подходящих примесей не удаётся получить заметных равновесных концентраций носителей. Использование фотопроводимости П. с разными DE и глубиной примесных уровней (Si, Te, InSb, PbS, CdS, РЬТе, Ge, легированный Zn или Au и т.д.) позволяет создавать высокочувствительные приёмники света для различных областей спектра от далёкой инфракрасной до видимой
Прохождение быстрых частиц через полупроводники. Значит. доля энергии частицы (~30%) при
Прохождение быстрых частиц через полупроводники. Значит. доля энергии частицы (~30%) при
С понятием подвижности связано понятие коэффициента диффузии D носителей, хаотичность движения
С понятием подвижности связано понятие коэффициента диффузии D носителей, хаотичность движения
jд = - Dgradn. (13)
Это равенство определяет понятие коэфициента диффузии D, который связан с подвижностью m универсальным (если носители тока не вырождены) соотношением Эйнштейна:
D = kTm/e, (14)
которое, в частности, отражает связь диффузии с интенсивностью теплового движения.
Для неравновесных носителей важной характеристикой является длина диффузии lд - путь, который они успевают пройти диффузионным образом за время своей жизни t:
lд= . (15)
Величина lд может быть различной, достигая в чистых П. с большой подвижностью 0,1 см
Возможности использования термоэлектрических явлений в П. перспективны для прямого преобразования тепловой
Возможности использования термоэлектрических явлений в П. перспективны для прямого преобразования тепловой
В металлах EF лежит глубоко в разрешенной зоне и из-за очень сильного вырождения в переносе тока принимают участие лишь электроны с энергиями очень близкими к EF. Среднее изменение энергии электрона при прохождении контакта двух металлов оказывается поэтому очень малым: П ~ kT.
Выпрямление токов и усиление напряжений можно осуществить с помощью полупроводниковых устройств,
Выпрямление токов и усиление напряжений можно осуществить с помощью полупроводниковых устройств,
Полупроводниковые устройства можно подразделить на две группы: устройства с точечными контактами и устройства с плоскостными контактами. Мы ограничимся рассмотрением плоскостных диодов и транзисторов.
Основным элементом плоскостных устройств является так называемый р—n-переход. Он представляет собой тонкий слой на границе между двумя областями одного и того же кристалла, отличающимися типом примесной проводимости. Для изготовления такого перехода берут, например, монокристалл из очень чистого германия с электронным механизмом проводимости (обусловленным ничтожными остатками примесей). В вырезанную из кристалла тонкую пластинку вплавляют с одной стороны кусочек индия. Во время этой операции, которая осуществляется в вакууме или в атмосфере инертного газа, атомы индия диффундируют в германий на некоторую глубину. В той области, в которую проникают атомы индия, проводимость германия становится дырочной. На границе этой области возникает р— n-переход.
На рис. 8 показан ход концентрации примесей в направлении, перпендикулярном к граничному слою. В р-области основными носителями тока являются дырки,
образовавшиеся в результате захвата электронов атомами примеси (акцепторы при этом становятся
образовавшиеся в результате захвата электронов атомами примеси (акцепторы при этом становятся