ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Примесная проводимость кремния из "Кремниевые вентили " Идеальная кристаллическая решетка состоит из одинаковых атомов, расположенных на строго одинаковом расстоянии друг от друга в пространстве. В действительности, таких решеток не бывает. Каждая реальная кристаллическая решетка имеет множество нарушений пространственной структуры, распределенных со статистической закономерностью по кристаллу. Такими дефектами кристаллической структуры могут быть посторонние атомы, микротрещины, пустые узлы решетки, атомы в междоузлиях. [c.17] Существенное влияние на электрические свойства полупроводников оказывают примеси других веществ. Наибольший интерес представляет случай, когда примесью являются элементы третьей и пятой групп периодической системы. При введении такой примеси в кремний образуется твердый раствор замещения, т. е. атомы примесей замещают в узлах кристаллической решетки атомы кремния. Если атом кремния замещается атомом пятивалентной нримсси (например Р, Аз, 5Ь), то четыре из пяти электронов внешней оболочки атома примеси принимают участие в образовании ковалентных связей с четырьмя соседними атомами кремния. Пятый, избыточный или, как его называют, примесный электрон, не участвующий в образовании ковалентных связей, остается связанным с атомом примеси, но перевести его в свободное состояние значительно легче, чем любой электрон валентной связи. Энергия, необходимая для перевода примесного электрона в свобод 1ое состояние, носит название энергии ионизации примеси. [c.17] Следует подчеркнуть, что в отличие от валентных электронов перевод примесного электрона в свободное состояние не вызывает появления дырки. [c.17] На рис. 1-4,а схематически изображен переход примесного электрона в свободное состояние. [c.17] Я--электронной проводимости б —дырочной проводимости. [c.18] Атомы примесей, захватывающие электроны из валентных связей соседних атомов кремния, называются акцепторами. Кремний, в котором имеется акцепторная примесь, обладает дырочной проводимостью и называется дырочным кремнием или кремнием р-типа. [c.18] Энергия ионизации примесных атомов третьей и пятой групп мала — ее величина имеет, как правило, значение 0,04—0,05 эв, т. е. значительно меньше запрещенной зоны. Поэтому уже при комнатной температуре практически все атомы примеси становятся ионизированными и концентрация свободных электронов п,, в электронном кремнии будет равна концентрации доноров Л д. Для кремния р-типа концентрация свободных дырок рр равна концентрации акцепторов N . [c.18] Величина времени задержки определяется следующими факторами ток управления обусловлен вблизи управляющего электрода дырками, а вблизи эмиттер-ного электрода — инжектированными электронами. Этот ток не может мгновенно сжазать влияние на коллекторный ток. Возникшая вблизи эмиттерного перехода большая плотность носителей заряда будет рассасываться путем диффузии (вследствие наличия градиента) по направлению к коллекторному переходу. Изменение тока коллектора произойдет, когда носители дойдут до коллектора. Нижним пределом времени задержки при достаточно большом токе /у будет время пролета или, точнее, время дрейфа электронов через р-базу, а это составляет доли микросекунды. [c.19] Время нарастания ( ар объясняется инерционностью процесса заполнения р- и га-баз носителями заряда. Время нарастания при изменении тока управления заметным образом не изменяется (см. рис. 4-22). Таким образом, / ар может служить параметром четырехслойной структуры, хотя величина / ар может существенно изменяться с изменением характера нагрузки. Типичная зависимость времени нарастания от величины прямого тока показана на рис. 4-23. При чисто омической нагрузке / ар существенно зависит от способа изготовления р-п-р-п-структуры, обнаруживая однозначную зависимость от времени жизни неосновных носителей Тн.п в толстой слабо легированной базе. С ростом т /,,ар убывает. [c.19] В табл. 1-1 приведены основные параметры кремния. Не исключено, что в процессе дальнейших исследований значения физических параметров кремния будут уточнены. [c.23] Этот ток называется дрейфовым. Концентрация основных носителей заряда не отклоняется от своего равновесного значения при прохождении тока через однородный полупроводник. [c.23] Коэффициент пропорциональности ) носит название диффузионной постоянной или коэффициента диффузии электронов. Вп имеет размерность см 1сек, если п — в см , д — в кулонах и ц — в а/см . [c.24] Коэффициент цронорциональностн Вр называется коэф-фгщиентом диффузии дырок. Знак минус в правой части объясняется тем, что заряд дырок положителен и движение их происходит в направлении, противоположном градиенту концентрации. [c.24] Связь коэффициентов диффузии и подвижности носителей заряда указывает па однородность диффузионного и дрейфового процессов. [c.24] При этом предполагается, что процессы дпффузпп и дрейфа проходят независимо друг от друга. [c.25] Так как =ё((1(1х, то согласно (1-14) и (1-15) дрейфовый ток пропорционален градиенту потенциала, а диффузионный ток — градиенту концентрации. [c.25] Так как для данной температуры выполняется условие (1-8), то в наиравлении увеличения концентрации основных носителей заряда концентрация неосновных носителей заряда будет падать. [c.25] Знак минус в правой части показывает, что поле направлено противоположно градиенту концентрации электронов. [c.26] Из выражения (1-17) видно, что при линейном распределении концентрации примеси электрическое поле убывает в направлении увеличения концентрации примесных атомов. [c.26] Вернуться к основной статье