Лекции.Орг

Перевал Алакель Северный 1А 3700: Огибая скальный прижим у озера, тропа поднимается сначала по травянистому склону, затем...

Объективные признаки состава административного правонарушения: являются общественные отношения, урегулированные нормами права и охраняемые...

Деформации и разрушения дорожных одежд и покрытий: Деформации и разрушения могут быть только покрытий и всей до­рожной одежды в целом. К первым относит...

 

Категории:


Нейроглия (или проще глия, глиальные клетки): Структурная и функциональная единица нервной ткани и он состоит из тела...


Экологические группы птиц Астраханской области: Птицы приспособлены к различным условиям обитания, на чем и основана их экологическая классификация...


Агроценоз пшеничного поля: Рассмотрим агроценоз пшеничного поля. Его растительность составляют...

Общие сведения. В отличие от металлических проводников, сопротивление полупроводников уменьшается ростом температуры



 

В отличие от металлических проводников, сопротивление полупроводников уменьшается ростом температуры. Это объясняется современной физикой твердого тела, где обосновано, что в твердом теле энергетические уровни отдельных атомов объединяются в систему близко расположенных уровней, называемых разрешенными энергетическими зонами. Разрешенные зоны разделены запрещенными зонами ─ интервалами энергии, которой не могут обладать электроны в данном кристалле.

В полупроводнике при температуре 0 К все зоны, в которых имеются электроны, полностью заполнены, и он является диэлектриком. При повышении температуры некоторые электроны в зоне, заполненной валентными электронами (валентная зона), могут получить избыточную энергию , достаточную для перехода через запрещенную зону в зону проводимости. Энергия называется энергией активации. Переход электрона из валентной зоны в зону проводимости ведет к образованию в валентной зоне вакантного места, соответствующего положительному заряду и получившего название дырка. Химически чистые, беспримесные полупроводники называются собственными, концентрации электронов и дырок в них одинаковы.

На рисунке 1 приведена диаграмма энергетических зон собственного полупроводника. Электрические свойства полупроводников обусловлены валентными электронами в валентной зоне V, которая отделена запрещенной зоной Z от следующей разрешенной зоны C, называемой зоной проводимости. Ширина запрещенной зоны Z у полупроводников составляет примерно 1 эВ.

Рисунок 1 Диаграмма энергетических зон для собственного

полупроводника: С – зона проводимости; Z – запрещенная зона;

V – валентная зона; WC - минимальная энергия электрона в зоне проводимости; WF - уровень Ферми; WVмаксимальная энергия электронов в валентной зоне; Wa – энергия активации

 

В собственных полупроводниках концентрация электронов в зоне проводимости и соответственно дырок в валентной зоне определяется формулой:

, (1)

где - собственная концентрация носителей заряда; - энергия Ферми (уровень Ферми) для данного полупроводника; Т – абсолютная температура; - постоянная Больцмана, .

Уровень Ферми в собственных полупроводниках расположен в середине запрещенной зоны, разделяющей валентную зону и зону проводимости, т. е.:

. (2)

Подставив (2) в (1), получим концентрацию носителей заряда:

. (3)

При помещении полупроводника в электрическое поле в нем появляется электрический ток, образованный движением электронов, попавших в зону проводимости, и дырок, имеющихся в валентной зоне. Плотность тока зависит от концентрации электронов и дырок , величины их заряда и средней скорости их направленного движения и определяется формулой:

, (4)

где индексы и относятся соответственно к электронам и дыркам. Так как в собственных полупроводниках концентрации и , то (4) можно переписать:

. (5)

Плотность тока связана с удельной электропроводностью законом Ома в дифференциальной форме:

 

(6)

где r - удельное электрическое сопротивление; - напряженность электрического поля.

Обозначим удельную электропроводность при температуре 0 К,:

. (7)

Из выражений (5), (6) и (7) найдем что:

. (8)

Увеличение проводимости полупроводников с повышением температуры является их характерной особенностью. С точки зрения зонной теории это обстоятельство объясняется так: с повышением температуры растет число электронов, которые вследствие теплового возбуждения переходят в зону проводимости, соответственно растет и число дырок, что увеличивает концентрацию заряженных частиц, участвующих в создании электрического тока.

 





Дата добавления: 2015-09-20; просмотров: 74 | Нарушение авторских прав


Похожая информация:

  1. I. Общие сведения. Атрезия ранних фолликулов
  2. Ih – ток, проходящий через тело человека; Rh – сопротивление тела человека
  3. А. Напряжение. Б. Сила тока. В. Электродвижущая сила. Г. Удельное электрическое сопротивление. Д. Электрическое сопротивление
  4. А. Сила тока. Б. Напряжение. В. Электрическое сопротивление. Г. Удельное электрическое сопротивление. Д. Электродвижущая сила
  5. А. Увеличивается. Б. Уменьшается. В. Остается неизменным, меньше атмосферного. Г. Остается неизменным, больше атмосферного. Д. Остается неизменным, равным атмосферному
  6. Актуальность. В отличие от охраны вещных прав охрана прав на объекты интеллектуальной деятельности признана в мировом сообществе совсем недавно
  7. Анатомические образования, характерные для шейных позвонков , их отличие от других позвонков
  8. Бандитизм. Понятие, признаки, отличие от смежных составов
  9. Билет 25. Вопрос №1. Добровольный отказ от преступления. Его отличие от деятельного раскаяния
  10. Билет 26. Вопрос №1. Ответственность за преступления, совершенные с двумя формами вины. Невиновное причинение вреда: его виды и их отличие от неосторожности
  11. Билет 28. Вопрос №1. Неосторожность и ее виды. Отличие преступного легкомыслия от косвенного умысла
  12. Билет 31. Вопрос №1. Понятие и виды множественности преступлений. Отличие множественности преступлений от единичных сложных преступлений


Поиск на сайте:


На сайте можно прочитать про:

Перевал Алакель Северный 1А 3700: Огибая скальный прижим у озера, тропа поднимается сначала по травянистому склону, затем...

Объективные признаки состава административного правонарушения: являются общественные отношения, урегулированные нормами права и охраняемые...

Деформации и разрушения дорожных одежд и покрытий: Деформации и разрушения могут быть только покрытий и всей до­рожной одежды в целом. К первым относит...


© 2015-2017 lektsii.org - Контакты

Ген: 0.006 с.