Зонная диаграмма ПП с донорной примесью

Основные сведения из истории развития электроники.

1873г — Максвел — создание основ электродинамики.

1874г — Браун — Открыл одностороннюю проводимость контактов разных материалов.

1895 — Ренгенн — Открыл ренгеновское излучение

1895 — Попов — создание радиосвязи

1897 — Томпсон — открытие электрона

1896-1899 — Лоренц — соднание электронной теории.

1904 — Флеминг — создание диода

1904 — Столетов — создание фотоэлемента

1907 — Форекс — троид

1910-1914 — Коваленков, Папалексин — создание диодов, триодов

Развитие электроники

1907 — триоды

1945 — первые вычеслительные устройства

1948 — первые транзисторы

1952 — интегральные схемы (ИС)

1959 — Чипы

1968 — компьютер на ИС

1971 — микропроцессоры (Inlel 41004)

1974 — Intel 8008

1981 — Персональные компьютеры

Электропроводность полупроводников.

Полупроводником называют материал, удельное сопротивление которого при комнатной температуре в пределах 10^-5 – 10^10 Ом/см.

ПП занимают промежеточное положение между металлами и диэлектриками.

Теория ПП основана на неории электропроводности, согластно которой атом в-в состоят из ядра окруженного оболочками — траекториями электронов. Электрон находится в движении на растоянии от ядра в пределах слоев (оболочек). Определяется энергией каждых из слоев, можно поставить энергетический уровень, чем дальше электрон тем выше уровень. Согласно энергетическому спектру, если электрон переходит с одного уровня на другой то выделяется либо поглощается квант энергии.

Для ПП характкрно наличие кристалической решетки с ковалентной связью.

Классификация по уровням РЗ и ЗЗ

1) Металл |ЗП | ВЗ|

2) ПП |ЗП | ЗЗ(0.1 — 0.6 эВ) | ВЗ|

3) Диэлектрик |ЗП | ЗЗ(>6 эВ) | ВЗ|

Зона проводимости (ЗП) совокупность уровней куда могут перходить элекнроны в процессе взаимодействия атомов.

У ПП при некотором значении температур часть электроной приобретают энергию тепла и они оказываются в ЗП, а если электрон покинет валентную зону (ВЗ), то образуетмся свободный энергетический уровень — вакантное место (дырка).

И так в ПП имеются свободные электроны и дырки и соответсвующая электропроводность, обуславливающая движение электронов - электронная.

А электропроводность обуславливающая движение дырок — дырочная.

У ПП при температуре не равной 0 К образуется парное движение электронов и дырок.

Движение зарядов обуславливается тепловой энергией.

В теле ПП происходит генерация и рекомбинация зарядов, при чем промежуточное время между генерацией и рекомбинацией называют временем жизни носителей заряда, а расстояние пройденое носителем за время жизни длинной.

Удельная проводимость ПП

Под действием внешнего поля в ПП по закону электродинамики начитается движение зарядов (отриц.- к полож контакту; полож -к отриц контакту.)(изобр рисунок).

Плотность токов определяется величиной заряда, удельной концентрацией и проводимостью

Jn b Jp – плотность электронов и дырок

mn и mp — подвижность электронов и дирок

n и p – концентрация электронов и дырок

qn — -1.6x10^-19 Кл и qp — +1.6x10^-19 Кл

- ток дрейфа

Удельная проводимость.

E – напряженность.

Примесная проводимость

Установлено, что электропроводность существенно зависит от примесей (акцепторной и донорной). Название этих примесей определяется каким образом замещаются атомы кристаллической решетки.

1) Валентность примеси меньше, чем у основного материала (Ge + In). В этом случае, чтобы образовать кристаллическую решетку индий «отбирает» электрон у германия. Отметим, что индий отбитая электрон связывает германий в ковалентную связь и образуется дырка, те положительно заряженный германий. Такой вид примеси называется акцепторный. Электропроводность — дырочная, а ПП p- типа.

2) Валентность примеси больше валентности основного материала (Ge + Сурьма). В этом случае появляется свободный электрон, связи ковалентные. Донорная примесь. Электропроводность — электронная, а ПП n- типа.

Зонная диаграмма ПП с донорной примесью

Валентность примеси больше валентности основного материала (Ge + Сурьма). В этом случае появляется свободный электрон, связи ковалентные. Донорная примесь. Электропроводность — электронная, а ПП n- типа.

Eс — уровень энергии дна зоны проводимости

Еv — уровень энергии потолка зоны проводимости

Ед — уровнь энергии донорной примеси.