ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Константа связи полярона, эффективная масса полярона и зонная масса электрона в зоне проводимости из "Введение в физику твёрдого тела " Грубо приближенно дырки в германии имеют массы 0,04/п и 0,3т, а в кремнии 0,16т и 0,5т. Наблюдается некоторая анизотропия, легко обнаруживаемая для тяжелых дырок (см. рис. 11.20). [c.407] В табл. 11.5 приведены данные об эффективных массах носителей тока для четырех полупроводниковых соединений типа АщВу как для края зоны проводимости (электроны), так и для края валентной зоны (дырки), отвечающих центру зоны Бриллюэна, т. е. = 0. Эффективные массы электронов и легких дырок возрастают почти пропорционально увеличению ширины энергетической щели, что согласуется с предсказаниями теории (см. книгу Киттеля [12]). Энергетические поверхности, соответствующие двум типам дырок, представляют собой деформированные сферы, и поэтому массы тяжелых шщг) и легких т Х дырок определяются приближенно, как средние значения. [c.407] Электрохимический потенциал ) постоянен по всему объему кристалла (при равновесии), включая область перехода, несмотря на скачок электростатического потенциала. При тепловом равновесии суммарный поток дырок или электронов (электрический ток) равен нулю, поскольку ток пропорционален градиенту электрохимического потенциала, а не одного лишь электростатического потенциала. (Градиент концентрации точно компенсирует градиент электростатического потенциала.) Вольтметр регистрирз ет разность электрохимических потенциалов, поэтому, если подключить его поперек кристалла, то он ничего не обнаружит. [c.409] Если концы кристалла соединить, образовав электрическую цепь, и направить пучок света на переход, то по цепи потечет электрический ток. Поглощаемые полупроводником фотоны будут образовывать электроны и дырки. Когда пары электрон — дырка образуются в области перехода, электрическое доле двойного слоя будет перемещать дырки в р-область, а электроны — в п-область. В результате ток в цепи потечет в направлении из п-области в р-область. Энергия фотонов будет превращаться в области перехода в электрическую энергию. На этом принципе работают солнечные электрические батареи, которые используют свет Солнца, переводя его в электроэнергию (например, для питания приборов на искусственных спутниках Земли). [c.409] При нарушении этого условия электроны накапливались бы на одной стороне границы. [c.409] Выпрямление. Известно, что р — п-переход мол ет действовать как выпрямитель. Через переход пойдет большой ток, если к переходу (перпендикулярно к его плоскости) приложить на-прял епие, но если приложить напряжение противоположного направления (т. е. поменять его знак), то протекающий ток будет очень слабым. Если прикладывать к переходу переменное напряжение, то ток будет идти преимущественно в одном направлении, т. е. переход будет работать как выпрямитель тока (см. рпс. 11.23). [c.410] Из условия (11.32) следует, что /пг(0) = —/пг(0), и поэтому согласно (11.33) при отрицательном смещении ток генерации преобладает над током рекомбинации. [c.410] Ток дырок через р — п-переход ведет себя совершенно аналогично. Приложенное напряжение снижает барьер одновременно как для электронов, так и для дырок, так что условия возникновения большого электронного тока из п-области в р-об-ласть совпадают с з словиями возникновения большого дырочного тока в противоположном направлении. [c.411] Взаимодействие электрона с ионами кристаллической решетки является электростатическим взаимодействием и вызывает локальную деформацию решетки. Эта деформация следует за электроном в его движении сквозь решетку. Комбинация из электрона и создаваемого им ноля напряжений решетки называется поляроном ). [c.411] Наиболее важным следствием деформации решетки является увеличение эффективной массы электрона тяжелые ионные остовы испытывают смещение при движении электрона, при этом электрон ведет себя так, будто его масса возросла (см. рис. 11.24). Этот эффект велик в ионных кристаллах, поскольку в них существует сильное кулоновское взаимодействие между ионами и электроном. В ковалентных кристаллах эффект будет небольшим, поскольку нейтральные атомы слабо взаимодей ствуют с электронами. [c.411] Поскольку константа сс всегда положительна, масса полярона р.ссгда больше массы голого электрона, чего и следовало с к дать, если учесть инерцию ионов. При больших а по-дв ность электрона должна быть мала, еслн только температура достаточно высока для возбуждения оптических фононов. Подвижность электрона низка в ионных кристаллах Ag l и КВг (см. табл. 11.2). [c.413] Обычно говорят о больших и малых поляронах. Электроны больших поляронов, движутся в энергетической зоне, но имеют несколько увеличенную массу это как раз те поляроны, которые рассматривались выше. Электрон малого полярона ) большую часть времени проводит в сзлза шом состоянии, будучи захвачен каким-либо отдельным При высоких температурах этот электрон медленно туннелирует через кристалл так, как если бы он находился в участке энергетической зоны, соответствующем большой эффективной массе. [c.413] Вернуться к основной статье