Донорные примеси

Граница между этими двумя диапазонами, описываемыми уравнениями (5.15) и (5.16), довольно резка. Однако, подбирая концентрацию и тип донорной примеси, можно сгладить излом кривой, как показано на рис. 5.8 и 5.9. [c.200]

Примеси, обусловливающие возникновение электронной электропроводности в кристаллах, называют донорными. В 81 и Се донорными примесями являются элементы V группы 8Ь, Р, Аз, В1. [c.388]

Доза ионизирующего излучения 325 Домены 185 Донорные примеси 155 Дырка 155 [c.360]

Первый полупроводниковый лазер был выполнен на арсениде галлия (ОаАз) Ходом в 1962 г. Этот лазер обладал очень большой вероятностью излучательной рекомбинации. Лазер на арсениде галлия (Я = 0,84 мкм) относится к так называемым инжекционным лазерам на р —п-переходе. Обычно плавные р-н-переходы создают путем диффузии акцепторных примесей (цинк, кадмий и др.) в материал, легированный донорными примесями (теллур, селен и др.). [c.297]

Как показал И. Е. Тамм, вблизи поверхности кристаллического образца возникают дополнительные энергетические уровни, обусловленные нарушением трансляционной симметрии кристаллической решетки вследствие ее обрыва поверхностные состояния или, иначе, уровни Там-ма). В полупроводнике эти состояния локализуются внутри запрещенной зоны. Они могут либо отдавать, либо принимать электроны, в результате чего на поверхности полупроводника образуется заряд того или иного знака, приводящий к изгибу энергетических зон в приповерхностном слое. Если полупроводник содержит донорные примеси (п-полупроводник), то в этом случае электроны будут переходить от примесей на поверхностные уровни в результате поверхность полупроводника зарядится отрицательно, а внутри полупроводника вблизи его поверхности возникнет положительный объемный заряд. Это приводит к изгибу зон, показанному на рис. 7.5, б. Изгиб происходит в пределах слоя толщиной обычно не более 10 м значительная же часть фотоэлектронов зарождается глубже — на расстояниях примерно до 10 —10 м от поверхности. Для таких электронов энергия электронного сродства х и соответственно порог фотоэффекта W увеличиваются на некоторую величину ЬЕ (см. рисунок). Более интересен в практическом отношении случай, когда полупроводник содержит акцепторные примеси (р-полупроводник). В нем электроны будут переходить с поверхностных уровней на примеси, поверхность будет заряжаться положительно, изгиб зон будет иметь вид, показанный на рис. 7.5, в. В данном случае благодаря изгибу зон происходит снижение порога внешнего фотоэффекта. [c.166]

Концентрации носителей Па и ра называют равновесными они устанавливаются при наличии термодинамического равновесия. В таком полупроводнике скорость тепловой генерации носителей заряда (генерации за счет теплового возбуждения) равна скорости их рекомбинации. Поэтому По и ро остаются постоянными при неизменной температуре. В собственном беспримесном полупроводнике Па=Ро, носители генерируются и рекомбинируют парами. В примесных полупроводниках с донорными примесями (п-полупроводниках) По>ро, а в полупроводниках с акцепторными примесями (р-полупроводниках) п <ро, здесь наряду с парными процессами происходят также одиночные процессы генерации и рекомбинации носителей. Определяемая выражением (7.3.1) проводимость Оо называется равновесной. Она обусловливает электрический ток, возникающий в неосвещенном полупроводнике при приложении к нему раз-и сти потенциалов (так называемый темповой ток). [c.174]

Различают два вида примесных уровней донорные и акцепторные. Первые располагаются в запрещенной зоне ниже дна зоны проводимости и способны отдавать под действием возбуждения электроны в зону проводимости. При этом доноры (донорные атомы) превращаются в положительно заряженные ионы, которые не участвуют в электронной проводимости (рис. 35). Полупровод Ник с донорными примесями [c.91]

Легирование электронного полупроводника акцепторной примесью или полупроводника р-типа донорной примесью приводит к перераспределению носителей заряда между донорным и акцепторным уровнями (компенсация примесей). Введением компенсирующих примесей можно уменьшить число свободных носителей заряда и приблизить сопротивление примесного полупроводника к его собственному сопротивлению. При компенсации примесей осуществляется переход электронов с донорных уровней на акцепторные, что при достаточно низких температурах приводит к некоторому уменьшению числа свободных носителей заряда. [c.94]

На рис. 3.16 показана работа выхода из собственного, электронного и дырочного полупроводников. Из рисунка видно, что работа выхода из полупроводника, легированного акцепторной примесью, больше, чем легированного донорной примесью. [c.66]

Модели полупроводников с электронной и дырочной электропроводностью представлены на рис. 3.17, а. Основные носители заряда в полупроводнике п-типа - электроны - на рисунке обозначены знаком минус. Ионизированные атомы донорной примеси, будучи структурными элементами, не принимают участия в электропроводности. На рисунке они обозначены знаком плюс в кружке. Дырки, которые в электронном полупроводнике также имеют место,на рисунке не изображены, потому что они являются неосновными носителями заряда и концентрация их по сравнению с концентрацией электронов невелика. Аналогичные обозначения сделаны и для дырочного полупроводника. [c.67]

Рис. 3.23. Температурные зависимости удельного сопротивления германия при различном содержании донорной примеси

К числу существенных недостатков германиевых вентилей относится невысокая рабочая температура рабочий диапазон от — 50 до + Ж С при длительном воздействии температуры выше + 60° С в них проявляется тепловое старение, приводящее к ухудшению электрических параметров при низких температурах наблюдается значительное понижение обратного сопротивления. Кремниевые выпрямители могут работать при температуре до -1- 200° С. С точки зрения работы при высоких частотах кремниевые диоды имеют перед германиевыми преимущества, заключающиеся в большей чувствительности к слабым сигналам (пороговое напряжение у первых 0,01 В, у вторых от 0,1 до 0,25 В). Характеристики кремниевых вентилей, возможность получения больших выпрямленных мощностей в установках малых габаритов, особенно при использовании искусственного охлаждения, делают их исключительно прогрессивными. Поскольку кремний и германий являются элементами IV группы таблицы Менделеева, дырочная проводимость в них создается примесями элементов третьей группы, а электронная — элементов пятой группы. Для кремниевых полупроводников часто применяют алюминий, бор, для германиевых — индий в качестве акцепторной примеси мышьяк и сурьма (элементы V группы) — в качестве донорных примесей. [c.284]

Энергетические уровни (локальные уровни) донорных примесей при малой концентрации располагаются в запрещенной зоне, вблизи от зоны проводимости и отделены от нее узкой полосой значений энергии 1 д. Энергия W ионизации донора — минимальная энергия, необходимая для перевода электрона с донорного уровня в зону проводимости (рис. 13.1, б). Введение акцепторов сопровождается образованием локальных уровней, приподнятых над валентной зоной на величину (рис. 13.1, в), которая представляет собой минимальную энергию, необходимую для перевода электрона, валентной зоны на локальный акцепторный уровень. Заметим, что в энергетической диаграмме по оси ординат откладываются значения энергии электрона, тогда как абсцисса на диаграмме масштаба не имеет. [c.173]

Концентрация донорных примесей, ,в германии Кд = 10 5 1/см при Тк = 300° к. Найти проводимость Y- [c.186]

Р ис. 8-4, Зависимость концентрации носителей заряда в полупроводнике от температуры при различной концентрации донорной примеси (Л/д., > Л/дз > W a у-> Л/д1 № д1> да да) [c.239]

Рис. 6.7. Изменение концентрации электронов в зоне проводимости с температурой для полупроводников, содержащих различное количество донорной примеси (а) уровень примеси в запрещенной зоне (б) образование примесной зоны из примесного уровня при высокой концентрации примеси (в) перекрытие примесной зоны и зоны- проводимости в вырожденных полупроводниках (г)

Диффузионный метод (диффузионные р-н-переходы). Электронно-дырочный переход может быть получен также диффузией акцепторной примеси в донорный полупроводник или донорной примеси в акцепторный полупроводник. Диффузию можно вести из газообразной, жидкой или твердой фазы. Глубина проникновения примеси и залегания р—/г-перехода определяется температурой и вре- [c.218]

На рис. 158 показан типичный характер температурной зависимости микротвердости германия, легированного акцепторной и донорной примесями. [c.251]

Исследование легированных кристаллов германия показало, что в низкотемпературной области легирование донорными примесями (Sb и As) приводит к упрочнению в противоположность легированию акцепторными примесями (In и Ga). Сравнение численных значений микротвердости германия легированного донорными и акцепторными примесями, свидетельствует о большей твердости германия, легированного сурьмой, чем легированного мышьяком, и германия, легированного индием, чем легированного галлием. Это можно объяснить влиянием размерного эффекта на прочностные свойства германия [66]. [c.253]

Результаты определения по соотношению (46) энергии активации движения дислокаций позволили сделать следующие выводы 1) донорные примеси с малым ионным радиусом (As) приводят к разупрочнению германия при повышенных температурах, а акцепторные (Ga) — к упрочнению 2) независимо от проявления донорных или акцепторных свойств примеси с большим радиусом (Sb и In) упрочняют германий, причем тенденция к увеличению прочностных свойств проявляется даже при малых концентрациях 3) во всех случаях, за исключением германия, легированного Sb и In, энергии активации движения дислокаций оказались меньшими, чем полученные методом измерения скорости перемещения цуга дислокаций. [c.254]

При этом температура поверхности пластины германия (кремния) равна 673 К (1540 К.) Для формирования эмиттера часто используется легирование имплантацией ионов донорной примеси, например фосфора. [c.407]

Положение уровня Ферми в примесных полупроводниках зависит как от концентрации примеси, так и от того, является ли примесь донорной или акцепторной. В случае донорной примеси (я-полупроводник) имеет место переход электронов донорных атомов в зону проводимости при этом концентрация электронов возрастает, что приводит к возрастанию энергии Ферми Wp и смещению уровня Ферми вверх, к зоне проводимости. Чем больше концентрация доноров, тем большее количество электронов переходит в зону проводимости и тем на большую величину смещается уровень Ферми. В случае введения в полупроводник акцепторных примесей (р-полупроводник) наблюдается обеднение электро- [c.58]

Наряду с чистым материалом для использования в полупроводниковых приборах необходим карбид кремния, легированный в строго определенных концентрациях акцепторными или донорными примесями. [c.49]

А1А , А18Ь, ОаР, ОаАз, ОаЗЬ, 1пР, 1пА5, 1п5Ь. По ряду свойств эти химические соединения близки к полупроводниковым материалам — Ое и 51. Так, подвижность носителей заряда в них достигает больших значений ширина запрещенной зоны также велика, а вводимые примеси изменяют механизм электропроводности, поскольку некоторые атомы II группы (2п, Сс1) являются акцепторными, а VI группы (5е, Те) — донорными примесями. [c.390]

В полупроводниковом кристалле, содерясащем донорные примеси, электроны являются основными, но не единственными носителями тока, так как небольшая часть собственных атомов полупроводникового кристалла ионизована и часть тока осуществляется дырками. Полупроводниковые материалы, в i oto-рых электроны служат основны- [c.155]

Здесь flo=0,53-10 м — радиус первой боровской орбиты атома водорода. Для донорной примеси в германии получаем ai=64flo== si=34-10 м. Если учесть, что постоянная решетки германия равна [c.238]

Зависимость электропроводности аморфного кремния от дозы облучения приведена на рис. 11.13. Видно, что пока доза облучения не превышает некоторого порогового значения, резкого увеличения электропроводности не наблюдается. При этом практически все электроны с донорных примес- ных уровней переходят на локализованные состояния вблизи р-Лишь после того как все эти состояния будут заполнены, начинает доминировать примесная проводимость, связанная с забросами электронов из донорной зоны в зону проводимости. Аналогичная ситуация имеет ме сто в аморфном гер-мании. в [c.367]

Предположим теперь, что вместо донорной примеси имеется N0 акцепторных атомов в единице объема, уровни энергии которых расположены непосредственно над потолком ва-дентной зоны. Снова считаем, что уровень Ферми проходит над потолком валентной зоны на высоте, составляющей не-сколыко коТ. Тогда почти все акцепторные уровни будут заняты электронами из валентной зоны, т. е. примесные атомы будут ионизированными, причем в валентной зоне появится N0 дырок [c.117]

В первом случае атомы легирующей примеси имеют большее число валентных электронов, чем атомы полупроводника. Такую примесь называют донорной. Вследствие введения донорной примеси после образования химических связей примесного атома с окружающими его атомами полупроводника один валентный электрон оказывается лишним , т. е. не участвует в химических связях. Поэтому достаточно лишь небольшой энергии Ео (рис. 3, б), чтобы оторвать от примесного атома и сделать свободным этот валентный электрон, т. е. перевести его в зону проводимости. При этом образуется неском-пенсированный положительный заряд, который отличается от положительно заряженной дырки, способной перемещаться по кристаллу, тем, что остается неподвижным в кристаллической решетке. Легирование полупроводника донорной примесью увеличивает концентрацию электронов в зоне проводимости при неизменной концентрации дырок в валентной зоне. При этом электропроводность осуществляется в основном электронами, находящимися в зоне проводимости. Такие полупроводники называют электронными, или полупроводниками п-типа электропроводности. [c.8]

Образовавшийся объемный положительный заряд нескомпенсированных ионов донорной примеси будет препятствовать дальнейшей диффузии дырок из р-области в п-область. Отрицательный объемный заряд ионов акцепторной примеси препятствует диффузии электронов в р-область, нескомпенсированные ионы примеси создают на гранште раздела для основных носителей заряда потенциальный барьер, преодолеть который могут только те основные носители, которые обладают достаточной кинетической энергией (рис. 3.17, в). [c.68]

Условно будем считать, что п- и р-полупроводники приведены в идеальное соприкосновение (рис. 8.9, б). Так как в /г-пол у проводнике много электронов, а в р-полупроводнике много дырок, между полупроводниками начнется интенсивный обмен носителями заряда. За счет разности концентраций электроны из полупроводника га-типа диффундируют в полупроводник р-типа, оставляя в прикон-тактной области полупроводника л-типа нескомпенсированный положительный заряд ионов донорной примеси. Дырки, в свою оче- [c.280]

Температурные зависимости удельного сопротивления германия при различном содержании донорной примеси представлены на рис. 8.12. Германий, применяемый в полупроводниковых приборах, обладает удмьным сопротивлением от миллионных долей Ом-м до значений, близких к удельному сопротивлению собственного герма- [c.284]

Второй метод основан на изменении скорости вытягивания затравки из расплава, содержащего акцепторные и донорные примеси. Дело в том, что объем входящих в растущий кристалл примесей зависит не только от их содержания в расплаве, но и от скорости вытягивания. Величина коэффициента распределения си (отношение концентраций нрнмесей в твердой и жидкой фазах) для донорных примесей выше, чем для акцепторных. Так, при использ овании для германия доноров Р и As величина /С,,асп = = 0,12 н- 0,14, а акцептора In = 0,001. Допустим, что в расплаве доиорные примеси содержатся в избытке по сравнению с акцепторными, тогда ирн медленном вытягивании монокристалла в нем будет получаться г-область, а при быстром р-область. Это объясняется тем, что при малой скорости вытягивания акцепторная примесь, вытесняемая в жидкую фазу, успевает диффундировать в расплаве и его состав выравнивается. [c.184]

Сильно легированные иолупроводники. На рис. 6.7, а показано изменение с температурой концентрации электронов в зоне проводимости при различных концентрациях донорной примеси Л д. Увеличение УУд вызывает смещение этой кривой вверх, рост температур истощения примеси и перехода к собственной проводимости Ti в соответствии с формулами (6.18) и (6.19), а также [c.168]

Для -полупроводника, например для n-Si, с концентрацией донорной примеси Л д = 10 м при Т = ЗООК [х — 0,25 эВ. Подставляя это в (9.14), находим а 1 мВ/К, что примерно на 3 порядка выше, чем у металлов. Поэтому для цепи, состоящей из полупроводника и металла, долей, вносимой в термо-з. д. с. металлом, можно пренебречь и считать, что вся. термо-э. д. с. обусловлена полупроводником. [c.260]

Диффузионным легированием высокоомных кристаллов донорными примесями, для чего необходим длительный отжиг кристаллов в атмосфере легирующих добавок (хлор, йод) при температуре 600—700° С. Недостатком данного способа является то, что при этом кристалл легируется на небольщую глубину 1 — 3 мм, причем концентрация легирующей добавки уменьшается от поверхности в глубину кристалла. Это приводит к неравномерному распределению проводимости по длине кристалла. [c.327]

Примесями могут быть различные вещества, например в кристалле германия могут содержаться мышьяк, сурьма, инднй и др. Примеси имеют свои энергетические уровни. Различают примеси донорные и акцепторные. Донорные примеси имеют энергетические уровни, располагающиеся в запрещенной зоне вблизи дна зоны проводимости. В связи с этим уже при сравнительно низкой температуре энергия теплового возбуждения электронов достаточна для перехода их с уровня примеси в зону проводимости, что приводит к возрастанию в пей концентрации электронов и увеличению электропроводности полупроводника. Акцепторные примеси имеют уровни, располагающиеся в запрещенной зоне вблизи потолка валентной зоны. Электроны валентной зоны легко переходят на акцепторный уровень, оставляя в валентной зоне дырки, которые также участвуют в электропроводности. [c.57]

Полупроводниковые лазеры, в которых возбуждение осуш,е-ствляется при инжекции носителей через р—я-переход, получили название инжекционных ПКГ. Типичным представителем этой группы полупроводниковых квантовых генераторов является лазер на р— -переходе в арсениде галлия. Акцепторными примесями в кристалле арсенида галлия являются цинк, кадмий и др., донорными примесями — теллур, селен и др. Схема такого лазера приведена на рис. 42. Кристалл имеет размеры 0,5—1 мм . Верхняя его часть представляет собой полупроводник р-типа, нижняя — м-типа, между ними имеется р—п-переход. Толш,ина р—п-перехода 0,1 мкм, излучающий слой имеет несколько большую величину, 1—2 мкм, вследствие проникновения электронов и дырок через р— -переход в глубь кристалла. [c.61]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...