Студопедия

КАТЕГОРИИ:


Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

ЛЕКЦИЯ 2: Электропроводность полупроводников




Тема 1.1. Физические основы полупроводниковых приборов

Электропроводность - способность веществ проводить электрический ток. По электропроводности вещества делятся на проводники, полупроводники и диэлектрики. Значения удельной электрической проводимости этих трёх классов веществ приведены в таблице 1.1.

Таблица1.1.Удельная электрическая проводимость веществ

Класс вещества Удельная электрическая проводимость, 1/(Ом • см) Удельное электрическое сопротивление, Ом • см
Проводники 104-106 <10-4
Полупроводники 10-10-104 10-4-1010
Диэлектрики <10-10 >1010

 

Атом любого вещества состоит из положительно заряженного ядра, вокруг которого вращаются электроны, имеющие отрицательный заряд. Количество электронов определяется местом элемента в периодической системе элементов Менделеева. Электроны вращаются вокруг ядра по определённым орбитам. Чем дальше орбита от ядра, тем большей энергией обладает электрон и тем слабее его связь с ядром (рисунок 1.2,а). Чтобы перевести электрон с одной орбиты на другую, надо затратить энергию. Заряд ядра определяется количеством электронов в атоме. Количество валентных электронов определяется номером группы, в которой расположено вещество в периодической системе элементов. На рисунке 1.2,б представлена энергетическая структура полупроводника.

 

а б

Рисунок 1.2 а – Плоскостная модель атома кремния;

б – Энергетическая структура полупроводников

Валентная зона (ВЗ) – совокупность энергетических уровней валентных электронов;

Зона проводимости (ЗП) – совокупность энергетических уровней
свободных электронов;

Запрещённая зона (ЗЗ) – совокупность энергетических уровней, которыми не могут обладать электроны; это энергия, которую необходимо сообщить электрону, чтобы он стал свободным.

Электропроводность вещества определяется количеством в нем свободных носителей зарядов.

Полупроводники (ПП) – это вещества, электропроводность которых занимает промежуточное положение между проводниками и диэлектриками. Электропроводность полупроводников зависит от изменения температуры окружающей среды, освещенности, примесей.

Атомы полупроводников имеют четыре валентных электрона. Наиболее широкое применение получили германий Ge и кремний Si. Ширина запрещенной зоны для кремния составляет 1,12 эВ, для германия – 0,72эВ. Полупроводники, не имеющие примеси, называются собственными. На рисунке 1.3,а показана плоскостная схема кристаллической решетки кремния, а на рисунок 1.3,б образование собственной электропроводности полупроводника.

 

 

а б

Рисунок 1.3 а – Плоскостная схема кристаллической решетки кремния; б - Образование собственной электропроводности

 

Каждый электрон вращается вокруг своего ядра и ядра соседнего атома, создавая ковалентную или парноэлектронную связь. Разрыв этой связи (связи двух соседних атомов) приводит к появлению свободного электрона и незанятого валентного уровня у атома. Возникает пара носителей зарядов. Этот процесс носит название процесса генерации. Таким образом, в ПП электропроводность определяется движением двух носителей зарядов: электронов и дырок. Дырка – это не занятое электроном энергетическое состояние в валентной зоне ПП. В собственном ПП количество электронов и дырок одинаковое, т. е. Ni = Pi,

где: Ni – концентрация электронов в собственном ПП;

Pi – концентрация дырок в собственном ПП.

ΔWЗЗ – минимальная энергия, которую надо сообщить электрону, чтобы он перешел из валентной зоны в зону проводимости Любой электрон, свободный или перешедший из соседней ковалентной связи, может заполнить дырку и она исчезнет (исчезнет и пара носителей заряда), но рядом образуется другая дырка, т. е. дырки, как и свободные электроны, совершают хаотическое тепловое движение в полупроводнике.

Рекомбинация – это процесс исчезновения пары носителей зарядов, т. е. процесс заполнения дырки свободным электроном.

Проводимость собственного полупроводника невелика и увеличивается с повышением температуры.




Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2014-11-16; Просмотров: 1527; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



studopedia.su - Студопедия (2013 - 2024) год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! Последнее добавление




Генерация страницы за: 0.008 сек.