Лекции.Орг


Поиск:




Категории:

Астрономия
Биология
География
Другие языки
Интернет
Информатика
История
Культура
Литература
Логика
Математика
Медицина
Механика
Охрана труда
Педагогика
Политика
Право
Психология
Религия
Риторика
Социология
Спорт
Строительство
Технология
Транспорт
Физика
Философия
Финансы
Химия
Экология
Экономика
Электроника

 

 

 

 


Концентрация носителей заряда в примесном полупроводнике n-типа




В примесном полупроводнике n-типа, электронном полупроводнике

n0 >> ni >> p0,

в полупроводнике р-типа, дырочном полупроводнике

р0 >> ni >> n0,

но в любом случае остается справедливым соотношение:

.

В характере зависимости концентрации носителей заряда от температуры можно выделить три области:

- область низких температур (область примесной проводимости);

- область истощения примеси;

- область высоких температур (область собственной проводимости).

Рассмотрим этим три области.

Область низких температур.

В области низких температур энергия тепловых колебаний кристаллической решетки» кТ << Eg. Поэтому вероятность перехода электрона из валентной зоны в зону проводимости чрезвычайно мала. В то же время этой энергии достаточно для перехода электронов с уровня донора в зону проводимости в силу того, что Д невелика и тоже много меньше Еg. Поэтому в зоне проводимости появляются электроны только за счет ионизации донорной примеси. Концентрацией дырок в валентной зоне в силу их чрезвычайной малости можно пренебречь.

Проводя вычисления, подобно случаю собственного полупроводника, можно получить, что концентрация электронов в зоне проводимости определяется соотношением:

n0 = . (4.15)

Видно, что n0 зависит от энергии ионизации примеси Д (энергии активации примеси), от температуры и, естественно, от концентрации примеси NД.

Область истощения примеси.

При некоторой температуре Тs все электроны с уровня донора перейдут в зону проводимости, то есть донорная примесь будет полностью ионизирована и

Концентрация электронов в зоне проводимости станет равной концентрации донорной примеси: n0 = NД. Концентрацией собственных носителей заряда, возникающих за счет перехода электронов из валентной зоны в зону проводимости, по прежнему пренебрегаем, в силу их малости. Возникает явление истощения примеси.

Температура TS составляет величину порядка 50К или -223оС. Выше TS концентрация электронов в зоне проводимости сохраняется практически неизменной и равной NД.

Область высоких температур.

Высокими считаются температуры, при которых происходит столь сильное возбуждение собственных носителей заряда, что их концентрация становится больше примесных:

ni > nпр = NД.

Поэтому концентрацию электронов в зоне проводимости можно считать равной концентрации дырок в валентной зоне.

Температура Тi составляет величину порядка Тi» 660 К или 3900С..

Аналогичные соотношения можно получить для полупроводника р-типа, например, для концентрации дырок в валентной зоне для рассмотренных областей температур:

Аналогичные соотношения можно получить для полупроводника р-типа, например, для концентрации дырок в валентной зоне для рассмотренных областей температур:

1. ; 2. ; 3. .

График зависимости, например, n0 от температуры строят в полулогарифмических координатах:

1. ;

2. ;

3. .

Видно (рис.4.6), что график образован тремя прямыми. В области низких температур угол наклона прямой определяется энергией активации примеси. В области температур истощения примеси концентрация электронов не зависит от температуры и график отображается горизонтальной прямой. В области высоких температур концентрация электронов сильно возрастает с повышением температуры и график отображается прямой, угол наклона которой определяется шириной запрещенной зоны.

Из приведенных примеров видно, что область истощения примеси лежит в температурном интервале примерно от –200 до +400оС. Полупроводниковые приборы работают, за редким исключением, в интервале температур –60 ¸+150оС. Поэтому все электрофизические характеристики полупроводника в них определяются концентрацией примеси.

Исключительная чувствительность полупроводников к наличию примесей требует специальных методов выращивания чистых кристаллов. Так для собственного кремния концентрация примеси не должна превышать величины 1010 см-3, то есть один атом примеси приходится на 1012 атомов Si, что соответствует содержанию примеси» 10-10 % - очень высокая степень очистки.





Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2016-07-29; Мы поможем в написании ваших работ!; просмотров: 1020 | Нарушение авторских прав


Поиск на сайте:

Лучшие изречения:

Жизнь - это то, что с тобой происходит, пока ты строишь планы. © Джон Леннон
==> читать все изречения...

2358 - | 2137 -


© 2015-2025 lektsii.org - Контакты - Последнее добавление

Ген: 0.012 с.