1. Зонная модель полупроводника

Скачать 0.51 Mb.

Название	1. Зонная модель полупроводника
страница	1/18
Дата публикации	03.05.2015
Размер	0.51 Mb.
Тип	Документы

100-bal.ru > Физика > Документы

1 2 3 4 5 6 7 8 9 ... 18

1. Зонная модель полупроводника.

К полупроводникам (ПП) относятся вещества, занимающие по величине удельной электрической проводимости промежуточное положение между металлами и диэлектриками. Их удельная электрич. проводимость лежит в пределах от 10^-8 до 10⁵ см/м и в отличие от металлов она возрастает с ростом темпер-ры.

ПП представляют собой достаточно многочисленную группу веществ. К ним относятся химич. элементы: германий (Ge), кремний (Si), бор, углерод, фосфор, сера, мышьяк, селен, серое олово, теллур, йод, некоторые химич. соед-ния и многие органич. вещества.

В электронике находят применение ограниченное кол-во полупроводниковых материалов. Это, прежде всего Si, Ge, и арсенид галлия.

Применяемые в электронике ПП имеют весьма совершенную кристаллическую структуру. Их атомы размещены в пространстве в строго периодической последовательности на постоянных расстояниях друг от друга, образуя кристалл-ую решетку. Решетка наиболее распространенных в электронике полупроводников – Ge и Si – имеет структуру алмазного типа. В такой реш. каждый атом вещества окружен четырьмя такими же атомами, находящимися в вершинах правильного тетраэдра.

Каждый атом, находящийся в кристаллической решетке, электрически нейтрален. Силы, удерживающие атомы в узлах решетки, имеют квантово-механический характер; они возникают за счет обмена взаимодействующих атомов валентными электронами. Подобная связь атомов носит название ковалентной связи, для ее создания необходима пара электронов.

В Ge и Si, являющихся 4^х-валентными элементами, на наружной оболочке имеется по четыре ковалентные связи с четырьмя ближайшими, окружающими его атомами.

рис. 1. рис. 2.

На рис. 1 показ. условн. изображ. кристалич. решетки Si на плоскости:

1 – атом кремния, 2 – ковалентная связь, образованная одним электроном.

На рис. 2 показ. образование свободного электрона под действием тепловой энергии:

1 – нарушенная ковалентн. связь, 2 – свободный электрон, 3 – незаполненная связь (дырка).

рис. 3.

E_V – энергетич. уровень (max энергия связанного электрона), E_d – энергия донора, E_c – зона проводимости (min энергия свободного электрона), Eg – ширина запрещенной зоны.

E_F – уровень Ферми, вероятность заполнения кот. равна ½.

2. Электропроводность полупроводников.

К полупроводникам (ПП) относятся вещества, занимающие по величие удельной электрической проводимости (ЭП) промежуточное положение между проводниками (металлы) и диэлектриками. Значения удельной ЭП этих трех классов веществ приведены в табл.

Основным признаком, выделяющим ПП как особый класс веществ, явл. сильное влияние температуры и концентрации примесей на их ЭП. Так, например, даже при сравнительно небольш. повыш. темп-ры проводимость ПП резко возрастает (до 5 – 6% на 1ºС).

У большинства ПП сильное изменение ЭП возникает под действием света, ионизирующих излучений и др. энергетич. воздействий. Т.о ПП – это вещество, удельная проводимость кот. существенно зависит от внешн. факторов.

Электропроводность ПП определяется направленным движением электронов под действием внешнего электрического поля.

В ПП валентная зона и зона проводимости разделены не широкой запрещенной зоной. Под действием внешнего эл. поля возможен переход электронов из валентной зоны в зону проводимости. При этом в валентной зоне возникают свободные энергетические уровни, а в зоне проводимости появляются свободные электроны, называемые электронами проводимости. Этот процесс наз. генерацией пар носителей, а не занятое электроном энергетич. состояние в валентной зоне – дырка.

Электропроводность, обусловленную генерацией пар носителей заряда электрон-дырка, называют собственной электропроводностью. Возвращение возбужденных электронов из зоны проводимости в валентную зону, в рез. которого пара носителей заряда электрон-дырка исчезает, называют рекомбинацией.

Дрейфовый ток. Электроны и дырки в кристалле нах-ся в сост. хаотического теплового движ-ия. При возникновении эл. поля на хаотич. движение накладывается компонента направленного движ., обусловленного действием этого поля. В рез. электроны и дырки начин. перемещ-ся вдоль кристалла – возникает эл. ток, кот. называется дрейфовым током.

Диффузионный ток обусловлен перемещением носителей заряда из области высокой концентрации в область более низкой концентр.

Одним из главных принципов, лежащих в основе многих физических процессов, явл. принцип электрической нейтральности полупроводника, заключающийся в том, что в сост. равновесия суммарный заряд в ПП равен нулю. Он выражается уравнением электронейтральности:

.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 ... 18

Добавить документ в свой блог или на сайт

Похожие:

	Я дрегля Нина студентка s-13 прочитала 150 страниц из книги «Семейная... Ют сегодня виды консультативной психологической помощи семье чрезвычайно разнообразны. В соответствии с ориентированностьюи характером...		Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Формирование понятий: описательная информационная модель, формализованная модель, компьютерная модель, компьютерный эксперимент,...
	Модель оценки альтернатив управления слабоструктурированными динамическими ситуациями 1 Рассмотрена интегрированная нечеткая система поддержки принятия решений в слабоструктурированных динамических ситуациях, включающая...		Оформление заявки на изобретение и полезную модель ...
	Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Сконструировать модель для слов-«помощников» и дополнить (конкретизировать) модель предложения		Реферат Отчёта по нир на тему: Разработка и внедрение автоматизированной... ...
	Урока Изучаемая тема Вид работ № задания для ...		Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Модель экономики, модель энергетики, ОАО «Волжская тгк», автоматизированно-информационная система, геоинформационные технологии;...
	Задача Лагранжа. Безусловный и условный экстремумы Задача Лагранжа с одним ограничением Модель II. Модель Уилсона с ограничениями на складские помещения		Лекция №14 Обобщением линейной регрессионной модели с двумя переменными является многомерная регрессионная модель (или модель множественной...
	Модель взаимодействия участников проекта Модель взаимодействия всех участников проекта предполагает субъект-субъектные отношения, направленные на развитие познавательно-речевых...		Модель распространения языковых признаков В работе излагается модель языковой эволюции, объясняющая, по мнению авторов, ряд существенных закономерностей в типологии структурного...
	Руководство по составлению рефератов к заявкам на выдачу патента... Настоящее Руководство по составлению рефератов к заявкам на выдачу патента на изобретение и полезную модель (далее – Руководство)...		Модель это новый объект, отличный от исходного, который обладает... Понятия «модель», «моделирование», различные подходы к классификации моделей. Этапы моделирования
	Сетевая модель предпрофильной подготовки и профильного обучения в... Предлагаемая муниципальная модель предполагает рассмотреть различные типовые ситуации школ в Октябрьском районе и предлагает различные...		Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Этот метод не предназначен для получения знаний по точным наукам – он рассчитан на обсуждение тех проблем, где нет однозначного ответа...

Школьные материалы