Собственные полупроводники

Раздел 1. Полупроводниковые приборы

Глава 1

Физические базы полупроводниковых устройств

Электропроводимость полупроводников

Электропроводность – это свойство веществ проводить электронный ток. Электронный ток – есть направленное движение свободных носителей заряда. Электропроводность веществ количественно характеризуется удельным электронным сопротивлением s (Ом.см), либо определяется концентрацией n (см-3) свободных носителей заряда в веществе, т.е. числом электронов в единице объема (эл/см3)


Зависимо от Собственные полупроводники возможности проводить электронный ток, все твердые вещества делятся на три группы: проводники (металлы), полупроводники и диэлектрики (рис.1.1)

Рис. 1.1

К полупроводникам принято относить материалы, у каких удельное электронное сопротивление при комнатной температуре составляет 103-109 Ом.см. Важным признаком полупроводников является мощная зависимость их электронного сопротивления от температуры, степени освещенности, уровня Собственные полупроводники облучения ионизирующим излучением, количества примесей и т.д.

В текущее время для производства полупроводниковых устройств в главном употребляются последующие полупроводники:

- четырехвалентные - германий (Ge), кремний (Si) и арсенид галлия (AsGa);

- трехвалентные - алюминий (Al), индий (Jn), бор (В);

- пятивалентные – фосфор (P), сурьма (Sb), мышьяк (As).

Валентность вещества, определяет число электронов на Собственные полупроводники наружной оболочке атома.

Все полупроводники можно разбить на две группы:

1. незапятнанные (собственные, беспримесные либо полупроводники i-типа) – это полупроводники, состоящие из атомов 1-го сорта;

2. примесные (легированные) – в их часть атомов собственного полупроводника заменяется на атомы другого вещества (полупроводника). Процесс введения примесей в полупроводник именуется легированием. Потому примесные полупроводники именуются Собственные полупроводники легированными.

Собственные полупроводники

Атомы собственного полупроводника размещаются в пространстве в строго определённом порядке, образуя кристаллическую решётку с постоянной структурой. Она появляется за счёт обобществления валентных электронов примыкающими атомами (такая связь именуется ковалентной). Плоская модель кристаллической решётки собственного четырехвалентного полупроводника (к примеру, германия) приведена на рис.1.2.

В собственных полупроводниках, при Собственные полупроводники Т=00K, свободных носителей заряда нет. Все электроны участвуют в образовании ковалентной связи, и полупроводник является диэлектриком. С увеличением температуры электроны получают дополнительную энергию, и некие из их покидают ковалентные связи, становясь свободными. Незаполненная ковалентная связь заполняется одним из валентных электронов примыкающего атома. На месте этого электрона появляется новенькая незаполненная связь Собственные полупроводники, и дальше процесс повторяется. Свободная ковалентная связь именуется вакансией, её можно рассматривать, как свободный положительный носитель заряда, который именуют дыркой. Процесс образования свободного электрона и дырки именуется генерацией. Свободные электроны, двигаясь по объёму полупроводника, теряют часть собственной энергии и могут занимать место дырки. Этот процесс обоюдного исчезновения Собственные полупроводники электрона и дырки именуется рекомбинацией. В итоге рекомбинации электрон и дырка перестают существовать. В чистом беспримесном полупроводнике (их именуют полупроводниками i – типа) всегда производится условие

, ,

где: ni и pi – соответственно концентрация электронов и дырок в полупроводнике; А - неизменный коэффициент; Т - температура по шкале Кельвина; -ширина запрещённой зоны (это энергия, которую должен Собственные полупроводники приобрести электрон, чтоб порвать ковалентную связь и стать свододным, она находится в зависимости от материала полупроводника). Она составляет 0,803 эВ для Ge, для Si - 1,12эВ, а для GaAs - 1,43эВ; k – неизменная Больцмана.

Незапятнанные полупроводники при разработке полупроводниковых устройств фактически не употребляются, потому что их характеристики зависят только от температуры и других Собственные полупроводники наружных причин.


sobranie-sochinenij-v-shesti-tomah-glavnij-redaktor-stranica-11.html
sobranie-sochinenij-v-shesti-tomah-glavnij-redaktor-stranica-2.html
sobranie-sochinenij-v-shesti-tomah-glavnij-redaktor-stranica-25.html