Принцип твердотелой электроники

Изоляторы – вещества, в которых валентные электроны прочно связаны с атомом (ядром).

Проводники – вещества, в которых валентные электроны слабо связаны с атомом и свободно дрейфуют при любой температуре выше абсолютного нуля Т > 0 К (медь).

Полупроводники – вещества с четырехвалентной структурой, т.е. на внешней орбите атома находятся по четыре электрона. Имеют очень стройную (устойчивую) структуру.

Освобождение валентного электрона из атома приводит к возникновению пустого места – дырки, т.е. места, где отсутствует отрицательный заряд. Дырка может заполняться электроном из соседнего атома, образуя на своем прежнем месте новую дырку и, таким образом, дырка перемещается.

При увеличении температуры разрывается большее количество связей, образуется большее количество свободных электронов и дырок.

Рисунок 8. Кристаллическая решетка кремния Si.

Электропроводность, обусловленная движением свободных электронов, называют электронной.

Процесс образования пары электрон-дырка называют генерациейносителей заряда.

Различают тепловую, ударную, электрическую, световую генерации.

Процесс восстановления разорванных валентных связей (пара электрон и дырка – исчезает) называют рекомбинацией.

Промежуток времени с момента генерации и до рекомбинации называют временем жизни.

Химически чистый полупроводник называется собственным или i-полупроводником, которому свойственна одинаковая концентрация электронов и дырок.

Атомы некоторых примесей способны внедряться в кристаллическую решетку элемента полупроводника, не внося чрезмерной деформации.

В результате, изменяется валентность атома элемента полупроводника – увеличивается его проводимость.

Добавление некоторых элементов (фосфора) в полупроводник – называется добавлением примесей. Введение примесей называется легированием, а проводимость при этом – примесной.

Примесь, добавляющая свободные электроны называется донорным (5-валентные примеси), а тип легированного полупроводника – проводником n-типа. В таких полупроводниках электроны – основные носители заряда, а дырки – неосновные.

Введение 3-валентных примесей приводит к образованию дырок и такие примеси называются акцепторными, а тип полупроводника – проводником р-типа. В таких полупроводниках дырки – основными носителями заряда, а электроны – неосновыми.

Наличие примеси в полупроводнике является основной причиной проводимости.

Носители зарядов, введенных путем легирования называются основными носителями, а носители заряда, возникающие в результате тепловых колебаний, называются неосновными носителями.

Дата добавления: 2014-01-03