Полупроводники переходы

Итак, в полупроводнике надо рассматривать два статистических коллектива газ электронов проводимости и газ дырок. Поскольку электрон проводимости и дырка рождаются одновременно (в паре друг с другом), плотности обоих газов одинаковы. В термодинамическом равновесии уровни Ферми обоих газов совпадают общий уровень проходит примерно посередине запрещенной зоны. Если принудительно перебрасывать электроны из валентной зоны в зону проводимости (например, облучая полупроводник светом), то можно при данной температуре увеличить плотность газа электронов проводимости и соответственно плотность дырочного газа при этом полупроводник переходит в неравновесное состояние, уровень Ферми электронов проводимости поднимается, приближаясь к зоне проводимости, а уровень Ферми дырок опускается к валентной зоне. В неравновесном полупроводнике можно создать вырожденные газы электронов проводимости и дырок, должным образом [c.144]

Из рис. 8-4 видно, что с увеличением концентрации примесей в полупроводнике переход от участка а—б (или г—д), на котором концентрация носителей обусловлена примесями, к участку б—в (или д—е), соответствующему истощению примесей, смещается в сторону высоких температур (ср. точки б и д). При достаточно большой концентрации примесей Ш дз О кривая состоит из двух участков ж—з и 3—ы на первом участке концентрация носителей заряда постоянна до температуры, при которой носители начнут переходить через запрещенную зону, т. е. полупроводник является вырожденным. [c.240]

Допустим теперь, что в одном и том же монокристалле одна его часть является вырожденным полупроводником п-типа, а другая — р-типа. Тогда на границе образуется так называемый р—п-пере-ход. В материале п-типа имеются подвижные отрицательные заряды (электроны проводимости), а в материале р-типа — подвижные положительные заряды (дырки). При соприкосновении вследствие наличия градиентов концентрации этих носителей электроны через р— -переход устремятся в р-полупроводник, а дырки — в -полупроводник. Переход электрических зарядов будет происходить до тех пор, пока возникший при этом процессе благодаря заряду полупроводников потенциальный барьер не достигнет такой величины, когда электроны и дырки уже не смогут его преодолеть. При равновесии возникшее электрическое поле будет точно компенсировать влияние градиентов концентрации. Условием такого равновесия является совмещение уровней Ферми в - и р-областях, когда энергетические зоны в р—л-переходе приобретают форму, показанную на рис. 40. [c.59]

МЕЖЭЛЕКТРОННОЕ РАССЕЯНИЕ (ее-рассеяние) — процесс, при к-ром два электрона проводимости в металле и полупроводнике переходят из состояний с импульсами (в единицах й) ki и kj в состояние с импульсами к и к в результате кулоновского взаимодействия. При М. р. происходит передача энергии и импульса к от одного электрона к другому, но полная энергия и импульс сохраняются + /к = к + и [c.91]

Наиболее сильно эффект Пельтье проявляется в случае использования полупроводников с различными типами проводимости (р-и п-ти-пами). Здесь, на одном спае электроны и дырки движутся навстречу друг другу, а на другом спае протекающий ток отсасывает электроны и дырки от границы между полупроводниками. При движении навстречу электроны и дырки рекомбинируют электрон из зоны проводимости п-полупроводника попадает в р-полупроводник и занимает там валентное место дырки. При этом высвобождается как энергия, которая требуется для образования свободного электрона в п-полупроводнике и дырки в р-полупроводнике, так и кинетическая энергия электрона и дырки. Эта энергия поглощается кристаллической решёткой, что приводит к нагреванию данного спая. На другом спае убыль носителей тока в пограничной области пополняется за счёт попарного рождения электронов и дырок — здесь происходит обратный процесс электрон из валентной зоны р-полупроводника переходит в зону проводимости п-полупроводника. На образование такой пары затрачивается энергия, которая отбирается у кристаллической решётки, что приводит к охлаждению спая. [c.103]

В полупроводнике переход электрона из заполненной зоны в свободную сопровождается образованием дырки в заполненной зоне под действием внешнего электрического поля дырка может двигаться, но в направлении, противоположном направлению движения электрона— по полю, а не против поля. [c.50]

В полупроводнике с шириной запрещенной зоны —1 эВ число электронов п, имеющих при комнатной температуре (кТ 2 - 0 эВ) энергию, достаточную для перехода в зону [c.196]

Полупроводниковый лазер генерирует когерентное излучение в результате процессов, происходящих в р-и-переходе на полупроводниковом материале. На рис. 3.8 показана схема полупроводникового лазера на арсениде галлия. Кристалл имеет размеры около 0,5...1,0 мм . Верхняя его часть 2 представляет собой полупроводник р-типа, нижняя / — п-типа, между ними имеется р-п-переход 4 толщиной около 0,1 мкм. [c.123]

Вентильный фотоэффект. Вентильный фотоэффект — это явление возникновения э. д. с. при освещении контакта двух разных полупроводников или полупроводника металла в отсутствие внешнего электрического поля. На этом явлении основаны вентильные фотоэлементы, обладающие тем преимуществом перед фотосопротивлениями и внешними фотоэлементами, что они могут служить индикаторами лучевой энергии, не требующими внешнего питания. Но главная особенность вентильных фотоэлементов состоит в том, что они открывают путь для прямого превращения солнечной энергии в электрическую. В начале нашего века существовали фотоэлементы, работающие на контактах полупроводников и металлов. Однако в дальнейшем было показано, что наиболее эффективными являются фотоэлементы, основанные на использовании контакта двух полупроводников с р- и -типами проводимости, т. е. на так называемом р- -переходе. При освещении перехода в р-области образуются электронно-дырочные пары. Электроны и дырки диффундируют к р- -переходу. Электроны под действием контактного поля будут переходить в -область. Дырки же преодолевать барьер не могут и остаются в р-области. В результате р-область заряжается положительно, -область — отрицательно и в р-я-переходе возникает дополнительная разность потенциалов. Ее и называют фотоэлектродвижущей силой (фото-э. д. с.). [c.346]

Диод сплавной — диод, в котором р — п переход создается путем сплавления примесей с материалом исходной пластины полупроводника [9]. [c.143]

Транзистор сплавной — транзистор, в котором р—п переходы создаются путем сплавления примесных веществ с материалом исходной пластины полупроводника по принципу действия относится к диффузионным транзисторам граничная частота около 1 МГц [3,4]. [c.159]

Если к р — п-переходу приложено напряжение знаком плюс на область с электронной проводимостью, то электроны в п-полупроводнике и дырки в р-полупроводнике удаляются внешним полем от запирающего слоя в разные стороны, увеличивая его толщину. Сопротивление р — п-перехода велико, сила тока мала и практически не зависит от напряжения. Этот способ включения диода называется включением в запирающем или в обратном направлении. Обратный ток полупроводникового диода обусловлен собственной проводимостью полупроводниковых материалов, из которых изготовлен диод, т. е. наличием небольшой концентрации свободных электронов в р-полупроводнике и дырок в п-полупроводнике. [c.159]

Полупроводниковый элемент имеет следующее устройство. В плоском кристалле кремния или другого полупроводника с дырочной проводимостью создается тонкий слой полупроводника с электронной проводимостью. На границе раздела этих слоев возникает р—л-переход. При освещении полупроводникового кристалла в результате поглощения света происходит изменение распределения электронов и дырок по энергиям. Этот процесс называет- [c.304]

Ом см . Последний пример, в частности, показывает, что при переходе от одной группы веществ к другой значения электропроводности могут перекрываться. Поэтому классификация твердых тел по электропроводности не является совершенно однозначной. Различие между металлами, с одно стороны, и диэлектриками и полупроводниками—с другой, проявляется достаточно четко в ходе температурных зависимостей удельной электропроводности. Для полупроводников и диэлектриков эта зависимость (в некотором интервале температур) описывается выражением вида [c.209]

Ясно, что увеличение температуры приводит в конце концов к тому, что все электроны с донорных уровней, переходят в зону проводимости, а дальнейший рост Т вызывает соответствующее увеличение концентрации собственных носителей. До тех пор, пока собственной проводимостью можно пренебречь, для электропроводности электронного полупроводника можно написать [c.251]

Эффект Зинера. Его наблюдают в очень сильных полях (больше 10 В/м). Увеличение концентрации носителей в этом случае осуществляется за счет туннельного перехода электронов из валентной зоны в зону проводимости. У полупроводника, помещенного в электрическом поле, наблюдается наклон энергетических зон, тем больший, чем выше 17 [c.259]

Собственное поглощение. Оно связано с переходами электронов из валентной зоны в зону проводимости. Выше уже отмечалось, что в идеальном полупроводнике при 7 = 0К валентная зона заполнена электронами полностью, так что переходы электронов под действием возбуждения в состояние с большей энергией в этой же зоне невозможны. Единственно возможным процессом здесь является поглощение фотона с энергией, достаточной для переброса электронов через запрещенную зону. В результате этого в зоне проводимости появляется свободный электрон, а в валентной зоне—дырка. Если к кристаллу приложить электрическое поле, то образовавшиеся в результате поглощения света свободные носители заряда приходят в движение, т. е. возникает фотопроводимость. Таким образом, для фотонов с энергией hvдлин волн (т. е. больших hv) имеет место сплошной спектр интенсивного поглощения, ограниченный более или менее крутым краем поглощения при hvинфракрасной области спектра. В зависимости от структуры энергетических зон межзонное поглощение может быть связано с прямыми или непрямыми оптическими переходами. [c.307]

Эти соотношения показывают, что электроны с определенным волновым вектором в процессе взаимодействия с фотонами переходят в состояния, расположенные в более высокой зоне, и при этом волновой вектор (или квазиимпульс) сохраняется. Такие переходы получили название прямых или вертикальных. Для полупроводника, имеющего энергетические зоны, подобные изображенным на рис. 9.2,а, поглощение должно быть сильным при hv>Eg и достаточно резко спадать при hv<.Eg. [c.308]

В полупроводниках, имеющих сложные энергетические зоны (рис. 9.2,6), возможны не только прямые переходы, но и переходы, для которых к —к=7 0. Они получили название непрямых переходов. В случае непрямых переходов требуется участие фононов, обеспечивающих сохранение квазиимпульса при изменении волнового вектора электрона. В процессе оптического поглощения фононы могут поглощаться или испускаться. Правило отбора в этом случае имеет вид [c.309]

Валентная зона большинства полупроводников состоит из трех подзон, разделенных за счет спин-орбитального взаимодействия (рис. 9.5). Поэтому в полупроводниках, где вершина валентной зоны занята дырками, возможны три типа переходов, связанных с поглош,ением фотонов. На рис. 9.5 они изображены стрелками а, Ь, с. Для таких прямых переходов выполняются правила отбора. [c.312]

Межзонное рекомбинационное излучение. Выше отмечалось, что поглощение света полупроводником может привести к образованию электрона в зоне проводимости и дырки в валентной зоне. Если межзонный переход является прямым, то волновые векторы этих носителей заряда одинаковы к —к. Образовавшиеся свободные носители заряда участвуют в процессах рассеяния, в результате чего за время релаксации —10 с) электрон опускается на дно зоны проводимости, а дырка поднимается к потолку валентной зоны. При их рекомбинации генерируется фотон, т. е. возникает излучение света. Переходы электронов из зоны проводимости в валентную зону могут быть прямыми и непрямыми (так же как переходы при поглощении света). Прямой излуча-тельный переход изображен на рис. 9.7. [c.314]

В полупроводниках со сложным строением энергетических зон возможны непрямые переходы электронов из зоны проводимости в валентную зону, сопровождающиеся излучением фотона. В этом случае рекомбинация свободного электрона и дырки идет с участием фонона, что обеспечивает сохранение квазиимпульса. Наиболее вероятно излучение фонона. Если в полупроводнике протекают как прямые, так и непрямые процессы межзонной рекомбинации, то в спектре излучения наблюдается две полосы люминесценции. [c.315]

В полупроводниковых лазерах наиболее распространенным методом создания инверсной населенности является инжекция неравновесных носителей заряда через р-/г-переход. Электронно-дырочный переход (р-п) — это переходная область, с одной стороны которой полупроводник имеет дырочную (р) проводимость, а с другой — электронную п). Необходимо отметить, что речь идет об одном образце, а не о контакте между двумя образцами р- и rt-типа. [c.317]

В отличие от кристаллического полупроводника, где при комнатной температуре электроны с мелких донорных уровней переходят в зону проводимости, здесь они перейдут, в основном, на локализованные состояния вблизи уровня Ферми. При высокой плотности состояний это приводит к незначительному смещению уровня Ферми из положения Ер в положение и электрические свойства полупроводника практически не изменятся. Новое положение уровня Ферми может быть найдено из условия [c.365]

Это выражение аналогично по форме соответствующему выражению для коэффициента поглощения при непрямых переходах в кристаллических полупроводниках. Измерив коэффициенты поглощения при v< Vo и в области v>vo, можно определить оптическую ширину запрещенной зоны Eg. Величина Eg соответствует тому значению энергии, при котором зависимость In а от hv перестает быть линейной функцией Tiv. [c.368]

В некоторых стеклообразных полупроводниках переход в вы-сокопроводящее состояние может быть осуществлен под действием света. Это открывает большие возможности для использования их. в области печати. Из аморфного полупроводника с таким запоминаемым переключением можно изготовить постоянную матрицу и сделать с нее неограниченное число электрофотографических отпечатков без необходимости добавочного экспонирования. Вообще,, одной из наиболее перспективных областей использования некристаллических полупроводников является область получения изображения. [c.371]

Зоны энергетического спектра соприкасаются без перекрытия. Кристаллы этого редкого класса называются бесщелевыми полупроводиикамн и занимают промежуточное положение между полуметаллами и полупроводниками. Поверхность Фермн таких полупроводников представляет собой линию или точку в пространстве импульсов (в то время как в полупроводниках такой поверх-иостн вовсе нет, а в полуметаллах она имеет разрывы). Под действием электрического поля электроны в полуметалле движутся в пределах своей зоны, а в бесщелевых полупроводниках переходят в зону проводимости, что приводит к существенным различиям в динамических свойствах носителей заряда в этих веществах. [c.15]

В действительности рассеяние электронов на примесях препятствует экситонному переходу. Поэтому представление о том, что именно проводимость регулирует переход металл—диэлектрик не имеет никаких оснований. На опыте в чистых веществах наблюдались экситонные переходы, а в сильно неупорядоченных легированных полупроводниках—переходы металл—диэлектрик, связанные с андерсоновской локализацией, о которых речь шла выше. При таких переходах проводимость постепенно уменьшается до нуля [94]. [c.200]

В качестве источников рентгеновского излучения обычно используют трубки с алюминиевым или магниевым анодами линии А (А1 и Mg) с энергией , = 1486,6 эВ и 1253 эВ, соответственно. Падающие на образец фотоны вызывают переходы связанных на внутренних К, I, М оболочках электронов в зону проводимости полупроводника (переход 1 на рис.4.12,а), выше уровня Ферми металла или фотоэмиссию, электронов в вакуум (переход 2 на рис.4.12,а). Этим переходам соответствуют характеристические спектры поглощения (рентгеновская абсорбционная спектроскопия). В РФЭС исследуются переходы второго типа — измеряется распределение эмит-тированных фотоэлектронов по кинетическим энергиям Екин- [c.136]

Если принять для перехода ионов металла из точки Р (рис. 26) в междоузлия решетки окисла полупроводника п-типа, что W н — энергия, соответствующая этому переходу, Ф — энергия, необходимая для перехода электрона из металла в зону проводимости окисной пленки (рис. 27), а Е — энергия сиязи электрон—ион в междоузлии, то величина — Е будет энергией раство- [c.50]

Унитрон — плоскостной униполярный транзистор, представляющий собой пластину полупроводника, у которой на торцах имеются омические контакты, а на больших гранях слои, образующие с пластиной р—п переходы выходная цепь образуется пластиной полупроводника одного типа, т. е. не включает р—п перехода к унитронам чаще всего относят различные разновидности полевых транзисторов, реже — двухбазовый диод [9. 10]. [c.162]

Под действием света, падающего на поверхность полупроводника, в нем образуются пары л-р-носителей (электрон-дырка). Неосновные носители (дырки в полупроводнике л-типа и электроны в р-полупроводнике) диффундируют в область п-р-перехода, втягиваются в него и образуют пространственный заряд по другую сторону перехода. Таким образом, происходит накопление носителей тока разных знаков в двух противоположных частях полупроводника. Однако этот процесс не может продолжаться сколь угодно долго, так как в результате накопления зарядов возникает электрическое поле, препятствующее дальнейшим переходам. Таким образом, наступает динамическое равновесие между переходами электр01 0в (дырок) в одну и другую сторону. В результате образуется постоянная разность потенциалов (фото-э. д. с. ), не превьппающая ширины запрещенной зоны в полупроводнике, выраженной в вольтах. [c.443]

Если к полупроводнику приложить электрическое поле то в нем возникает ток, складывающийся из электронной и дырочной Рис. 7.15. Энергети- составляющих. Полупроводники, в которых за сГбст иногГ полу- счет перехода некоторого количе ства элек-Проводника Тронов ИЗ валентной зоны в зону про- [c.242]

В полупроводнике, содержа- рочного (б) полупроводников щем акцепторную примесь, электроны легко переходят из валентной зоны на акцепторные уровни. При этом в валентной зоне образуются свободные дырки. Количество свободных дырок здесь значительно превышает количество свободных электронов, образовавшихся за счет переходов из валентной зоны в зону проводимости. Поэтому дырки являются основными носителями, а электроны — неосновными. Проводимость полупроводника, содержащего акцепторную примесь, имеет дырочный характер, а сам полупроводник в соответствии с этим назьь вается дырочным (или акцепторным). [c.251]

Рассмотрим более подробно механизм электрической неустойчивости, приводящий к высокочастотным осцилляциям тока. Это удобно сделать на примере опыта Ганна. Предположим, что к образцу полупроводника, имеющему форму параллелепипеда длиной L, приложено внешнее напряжение. Если полупроводник однороден, то электрическое поле в образце такм е однородно. Однако любой реальный кристалл содержит некоторые неоднородности. Наличие неоднородности с повышенным сопротивлением приводит к тому, что в этом месте образца напряженность электрического поля имеет повышенное значение. При увеличении напряженности внешнего поля значение Q р здесь достигается раньше, чем в остальной части образца. Вследствие этого в области неоднородности начинаются переходы из минимума А в минимум Б, т. е. появляются тяжелые электроны. Подвижность здесь уменьшается, а сопротивление дополнительно возрастает. Это приводит к увеличению напряженности поля в месте локализации неоднородности и более интенсивному переходу электронов в минимум Б. Поле в образце становится резко неоднородным. Такая зона с сильным электрическим полем получила название электрического домена. [c.258]

Поглощение свободными носителями. Поглощение фотонов может быть связано с переходами электронов (или дырок) с уровня на уровень в пределах одной и той же разрешенной зоны (рис. 9.4). Поглощение, связанное с этим процессом, наблюдается за краем собственного поглощения при достаточно больших концентрациях коснтелсй заряда в полупроводниках. Оно плавно возрастает с 310 [c.310]

В период с 1958 по 1968 г. С. Овшинский открыл и исследовал необычные свойства переключения у халькогенидных стекол. Переключением называют способность вещества обратимо переходить из одного состояния в другое под влиянием какого-либо внешнего воздействия. Два рода переключения, существующие в халькогенидных стеклах, иллюстрирует рис. 11.15, где приведены вольт-амперные характеристики этих полупроводников. Рис. И.15,а соответствует так называемому пороговому переключению. Приложение к стеклу напряжения выше порогового (Уп) приводит к скачку вольт-амперной характеристики с ветви 1 на ветвь 2, что соответствует увеличению проводимости полупроводника примерно в миллион раз (состояние включено ). Если напряжение, приложенное к такому переключателю, находящемуся в проводящем состоянии, уменьшается до точки возврата, то стекло вновь переключается в состояние с малой проводимостью (ветвь /). Это соответствует состоянию выключено . [c.370]

Другой тип германиевых фотодиодов показан на рнс. 26.21. Он состоит, как и обычный полупроводниковый диод, из полупроводников (например, того же германия) двух типов проводимости. Образуюпгийся на границе р— -переход при подаче положительного потенциала со стороны германия /г-типа препятствует свободному прохождению тока. При освещении узкой области р— -перехода в германии /г-типа образуются пары и дырки диффундируют через р—/г-переход, вызывая возрастание тока. [c.174]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...