Крім перерахованих домішкові напівпровідники мають наступні параметри.
1. Тип провідності р або п (див. рис. 2.4).
2. Концентрація донорів NД або акцепторів NА - число домішкових атомів в одиниці об'єму речовини.
3. Енергія іонізації домішки EД, EА - енергія, відлічувана
від стелі валентної зони для акцепторного напівпровідника або від дна
зони провідності для донорного напівпровідника (див. рис. 2.4), тобто це
енергія, необхідна для відриву домішкового електрона від донорно-акпепторного зв'язку.
4. Концентрація вільних електронів п або дірок р – кількість вільних електронів або дірок в одиниці об'єму речовини. Температурна залежність концентрації вільних носіїв заряду в домішковому
напівпровіднику більше складна, чим у власному (рис. 2.6).
Це пов'язане з механізмом переносу носіїв заряду. При 0 К всі домішкові електрони перебувають на домішковому рівні з енергією EД, авласні електрони - у валентній зоні.
При додатку електричного поля струм у такому напівпровіднику не протікає, тому що відсутні носії заряду. При підвищенні температури першими відриваються й переходять у зону провідності домішкові електрони, дірок при цьому не утвориться. На цьому етапі електрична провідність обумовлена тільки домішковими електронами (рис. 2.6, ділянка 1):
(2.18)
При подальшому підвищенні температури всі домішкові електрони виявляються вільними й домішка "виснажується" (рис. 2.6, ділянка 2). У цьому випадку концентрація вільних електронів приблизно дорівнює концентрації донорів:
n» ND, (2.19)
Якщо температура висока, збуджуються власні електрони, при цьому утворяться й електрони, і дірки, тобто напівпровідник стає власним (рис. 2.6, ділянка 3). У цьому випадку концентрація вільних носіїв заряду визначається (2.13).
5. Питома електрична провідність у донорному напівпровіднику на ділянці домішкової провідності обумовлена тільки електронами (див. рис.2.7, ділянка I):
σп = епμп,
або з обліком (2.11) і (2.18)
(2.20)
Тому на першій ділянці нахил прямій пропорційний ED/2k.
На ділянці 2 згідно (2.19) концентрація носіїв заряду не залежить від температури, тому електрична провідність буде визначатися тільки залежністю рухливості від температури. При високих температурах носії заряду розсіюються на теплових коливаннях кристалічної решітки й справедливе співвідношення (2.11), тобто
(2.21)
Іншими словами, електрична провідність із підвищенням температури зменшується (рис. 2.7, ділянка 2б).
При низьких температурах розсіювання носіїв заряду відбувається на іонізованих домішках. При цьому
. (2.22)
З обліком цього
(2.23)
тобто електрична провідність напівпровідника з підвищенням температури зростає (рис. 2.7, ділянка 2а). При високих температурах спостерігається власна електрична провідність і справедливе співвідношення (2.17) (рис. 2.7, ділянка 3).
Контрольні питання
