Главная Случайная страница


Полезное:

Как сделать разговор полезным и приятным Как сделать объемную звезду своими руками Как сделать то, что делать не хочется? Как сделать погремушку Как сделать так чтобы женщины сами знакомились с вами Как сделать идею коммерческой Как сделать хорошую растяжку ног? Как сделать наш разум здоровым? Как сделать, чтобы люди обманывали меньше Вопрос 4. Как сделать так, чтобы вас уважали и ценили? Как сделать лучше себе и другим людям Как сделать свидание интересным?


Категории:

АрхитектураАстрономияБиологияГеографияГеологияИнформатикаИскусствоИсторияКулинарияКультураМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОхрана трудаПравоПроизводствоПсихологияРелигияСоциологияСпортТехникаФизикаФилософияХимияЭкологияЭкономикаЭлектроника






Примесные полупроводники





Проводимость полупроводника можно резко увеличить введением в него небольших добавок некоторых атомов (такие полупроводники называются примесными). Эти ничтожные добавки (порядка 10-4%) увеличивают проводимость полупроводника в сотни и даже тысячи раз. Связано это с тем, что при введении атомов примеси в запрещенной зоне кристалла возникает узкая энергетическая полоса. Положение ее определяется валентностью примеси. Если валентность примеси больше на единицу валентности полупроводника, то эта полоса заполнена электронами и расположена вблизи дна зоны проводимости на расстоянии всего 0.01 эВ от нее. Эта энергия (ее называют энергией активации донорной примеси E d) не только очень мала по сравнению с шириной запрещенной зоны E g~ (0.6 - 1.0) эВ, но и сравнима с энергией теплового движения кТ. Поэтому уже при комнатной температуре (кТ ~ 0.025 эВ) электроны этой полосы могут легко переходить в зону проводимости и электронная проводимость резко возрастает. Такие полупроводники называются полупроводниками n - типа.

 

Рис. 2.2. Полупроводник n - типа

Если валентность примеси меньше на единицу валентности полупроводника, то эта полоса является незаполненной и лежит вблизи потолка валентной зоны, отделенной от нее на величину Ea ~ 0.01 эВ (Ea - энергия активации акцепторной примеси). Даже при комнатной температуре под действием теплового движения на свободные уровни этой полосы переходят электроны из валентной зоны. В результате в ней появляются дырки и резко возрастает дырочная проводимость полупроводника, который в этом случае называется полупроводником p -типа.

 

Рис. 2.3. Полупроводник p - типа

Следует при этом иметь в виду, что наряду с основными в примесных полупроводниках имеются и неосновные носители тока: в полупроводниках n -типа - дырки, в полупроводниках p -типа - электроны, появление которых связано с переходом из валентной зоны в зону проводимости подобно тому, как это происходит в собственном полупроводнике. Их концентрация невелика.

Область p - n - перехода

При контакте полупроводников p - и n - типа в приграничной области возникают градиенты концентраций электронов и дырок, в результате чего появляются диффузионные потоки этих частиц: дырок из p - в n - полупроводник, электронов - в обратном направлении. При этом в приконтактной области полупроводников появляется нескомпенсированный объемный заряд, положительный в n - полупроводнике и отрицательный в p - полупроводнике.

Поэтому в таком приконтактном слое (его толщина 10-8-10-6м) создается внутреннее электрическое поле, направленное от n к p -полупроводнику и препятствующее дальнейшей диффузии основных носителей. Эта образовавшаяся область (ее называют p - n - переходом) представляет собой потенциальный барьер для основных носителей, особенность этой области в том, что она обеднена носителями заряда по отношению к областям p - и n -полупроводников.

Приложим к p - n -переходу внешнюю разность потенциалов U >0, подключив к p -области положительный полюс источника напряжения, а к n -области - отрицательный. Такое включение источника называется прямым. Внешняя разность потенциалов понижает потенциальный барьер для основных носителей, поэтому потоки основных носителей (и, следовательно, плотность тока основных носителей) увеличиваются.

Если приложить к p - n -переходу внешнюю разность потенциалов U <0 (обратное включение), то величина потенциального барьера увеличится и поток основных носителей резко уменьшится. Это приводит к односторонней проводимости p - n -перехода.

Наряду с основными в примесных полупроводниках имеются неосновные носители тока: в полупроводниках n -типа - дырки, а в полупроводниках p - типа - электроны. Их появление связано с переходом электронов из валентной зоны в зону проводимости. Для этого необходимо сообщить электронам энергию порядка Eg. Так как Eg>> Ed, Ea, то вероятность этого перехода W (а она определяется распределением Больцмана W ~ exp(- Eg/kT)) при комнатной температуре невелика и концентрация неосновных носителей тока значительно меньше концентрации основных носителей. С повышением температуры концентрация неосновных носителей увеличивается по экспоненциальному закону:

n ~ exp(- Eg/kT).

Плотность тока неосновных носителей не зависит от величины потенциального барьера, поэтому при включении достаточно большого обратного напряжения ток через p - n -переход обусловлен неосновными носителями.

Date: 2015-05-18; view: 558; Нарушение авторских прав; Помощь в написании работы --> СЮДА...



mydocx.ru - 2015-2024 year. (0.006 sec.) Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав - Пожаловаться на публикацию