Энергетическая диаграмма атомов и кристаллов

Время жизни и диф.длина заряда.

В каждом полупроводнике носители имеют некоторое среднее время жизни t, так как генерируемые носители заряда могут рекомбинировать, встречаясь между собой и с различными дефектами решетки. t характеризует время жизни неосновных (и неравновесных) носителей заряда, появляющихся, например, при воздействии на образец светом (условие равновесия np=ni2) характеризует равновесные носители заряда при данной температуре. Время жизни определяется по формуле t=1/(vt*N*S),

где vt - тепловая скорость носителей заряда,

S -сечение захвата,

N -концентрация ловушек.

Значения tn и tp могут находиться в зависимости от типа полупроводника, носителей, температуры и других факторов в диапазоне от 10 в степени -16 до 10 в степени -2 с. Избыточные носители, диффундируя от места генерации за время жизни, преодолевают некоторое расстояние L до тех пор, пока их концентрация уменьшится в "е" раз. Это расстояние называется диффузионной длиной, которая определяется по формуле L = D*t, где D - коэффициент диффузии.Диффузией изготовляются p-n переходы. Предельно высокое значение t требуется для фотоприемников, излучательных и других приборов.

Биметаллах (рис. 1.3, а) энергетическая диаграмма представляет собой непрерывный спектр разрешенных значений энергии, а в полупроводниках и диэлектриках — прерывистый (рис. 1.3, б, в). В полупроводниках и диэлектриках зоны разрешенных значений энергии отделены запрещенной зоной энергии ДWa. На энергетических диаграммах рис. 1.3 можно выделить две характерные зоны разрешенных значений энергии: нижнюю (заполненную), или валентную, зону и верхнюю (свободную), или зону про-водимости. В отсутствие внешних воздействий на электроны (электрического и магнитного полей, облучения квантами света), а также при Т — О К все уровни энергии нижней зоны заполнены электронами, в верхней зоне электронов нет.Рассмотрим различие в электропроводности указанных трех классов кристаллических тел с точки зрении особенностей их энергетических диаграмм.В металлах зона проводимости непосредственно примыкает к валентной зоне (рис. 1.3, а). Электронам валентной зоны достаточно сообщить весьма малую энергию, чтобы перевести их в зону свобод- Рис. 1.3. Энергетическая диаграмма металла (а), лупроводника (б) и диэлектрика (в)

ных уроЕней. Поэтому уже при воздействии только электрического поля в металле имеется большое число свободных (не связанных с атомами) электронов, которые и обеспечивают его высокую электрическую проводимость.

В полупроводниках (рис. 1.3, б) свободная зона отделена от валентной зоны запрещенной зоной энергии Att?a. Величина A W^ определяет энергию (в электрон-вольтах), которую нужно сообщить электрону, расположенному на верхнем энергетическом уровне в валентной зоне, чтобы перевести его на нижний энергетический уровень в зоне свободных уровней. Необходимость сообщения достаточной энергии для преодоления запрещенной зоны затрудняет переход электронов из валентной зоны в зону проводимости, что приводит к уменьшению числа свободных электронов в полупроводнике по сравнению с металлом и, как следствие, к уменьшению его электрической проводимости

17) полупроводниковые транзисторы, и их разновидности Транзистором называется полупроводниковый прибор с двумя электронно-дырочными переходами, предназначенный для усиления и генерирования электрических сигналов. В транзисторе используются оба типа носителей - основные и неосновные, поэтому его называют биполярным.

Виды транзисторов Все транзисторы делятся на два основных типа: полевые и биполярные. Они различаются в первую очередь основным принципом действия. Управление рабочим током в полевом транзисторе обеспечивается электрическим полем в области управляющего электрода — затвора. В биполярном транзисторе управление производится током на управляющем электроде — базе.

У биполярного транзистора три электрода: эмиттер, база и коллектор. Ток на базе управляет током эмиттер-коллектор. В зависимости от внутренней структуры биполярные транзисторы бывают типа npn или pnp..

Полевой транзистор имеет три основных электрода: исток, сток и затвор. Затвор является управляющим электродом, его потенциал создаёт электрическое поле, изменяющее ширину канала — области проводимости между истоком и стоком. В зависимости от его типа бывают транзисторы с каналом n-типа и с каналом p-типа. От типа канала зависит рабочая полярность на управляющем электроде.

Дата добавления: 2015-05-06