Собств п/п: n=p=ni; Nc=Nv; φF= = φE.Ур Ферми соотв-ет такому энерг уровню,вероятность заполнения к-ого 1/2.
Все разреш энерг ур-ни лежащие выше ур Ферми свободны,вероятность заполнения =0, те которые ниже,вероятность =1.При увелич кол-ва е-нов при данной Т вызывает пропорц уменьшение кол-ва дырок.
Примесн п/п: выразим φF=φE+ φT ln (n/ni)
График
При уменьшении T ср энергия фононов мала,по сравнению с энергией ионизации доноров,поэтому лишь часть доноров ионизирована и концентрация е-нов мала.В этой области ур Ферми лежит между З.П и областью доноров.
Область 1 и 2 соответств примесной электропроводности
Область 3 – область высоких температур.Энергии здесь достаточно,чтобы перебросить е-н из В.З в З.П
1) низк Т: с рост Т повыш ионизация и конц е-нов. При T2 ур Ферми совпадает с уровнем доноров
2) Конц Н.З. почти не зависит от Т
3) П/проводник становится собственным и ур Ферми приближается к серидине З.З.
Поверхностные явления в полупроводниковых структурах.
Структура поверхности характеризуется большим количеством дефектов: нарушение периода кристаллической решетки, незавершенные валентные связи, вакансии, адсорбция различных веществ. Поэтому энергетическая структура поверхности отличается от объемной наличием поверхностных состояний.
Поверх.состояния – это электронное состояние на границе п/п с какой-либо средой (диэл., газ, вода, Ме, вакуум) имеющие локальные энерг. уровни и изменяющие свое состояние в зависимости от положения ур. Ферми.
Пов. состояния:
Уровни Тамма – обусл. обрывом периодичности решетки кристалла, их концентрация = концентрации уровней внутри п/п (1015см-2), что приводит к Ме проводимости.
Типа Шокли – это ненасыщенные хим. связи.
Пов.сост-я за счет дефекта крист.решетки.
Пов.сост-я обусл. внешними примесями.
Пов.сост-я (подобно донорам) могут обмениваться е- и дырками с вал.зоны в зону проводимости. В силу нейтральности в глубине п/п появляется индуцированный объемный заряд компенсирующий заряд на поверхности. В зависимости от знака и типа электропроводности предповерх. слой либо обогащен либо обеднен. Наличие заряда ведет к искривлению энерг. зон.
Поверх.рекомбинация.
Пов.сост-я создают энерг. уровни вблизи середины запр.зоны, которые являются рекомбинационными ловушками. Поверхностная рекомбинация уменьшает время жизни носителей. ; < ; ( - поверх.вр.жизни, -объем.вр.жизни).
Скорость поверх. рекомбинации: [см/с].
Эффект внешнего поля – это изменение концентрации своб. носит. заряда и удельной проводимости при поверх. слое под действием внешнего эл. поля направленного нормально к поверхности в зависимости от направления и интенсивности.
Разл. режимы: 1. Обеднения; 2. Инверсии; 3. Обогащения.
Режим обеднения
Под действием эл. поля дырки смещаются от поверхности вглубь → концентрация на поверхности уменьшается. Поэтому на поверхности образуется обедненный слой . В котором концентрация дырок и е- ниже равновес. концентрации. Плотность ионов .Плотность отриц. заряда, напряженность и потенциал в п/п связаны ур-ем Пуассона:
Е(х)=0, при х > Lоб.
При дальнейшем увеличении эл. поля концентрация е- увеличивается, а концентрация дырок уменьшается.
.
Режим инверсии.
При дальнейшем росте напряженности внешнего поля наступает режим инверсии, при котором поверхностная концентрация е- превышает концентрацию дырок и концентрацию акцепторов (nпов>Na). Тонкий участок 2 является участком инверсной электропроводностью.
;
; - Дибаевская длина экрана.
При увеличении внешнего поля увеличивается напряженность E(x) в области 2, а в области 1 она стабилизируется.
Режим обогащения.
Действие пов. заряда аналогично действию внешнего поля. При изменении полярности внешнего поля возникает режим обогащения.