Донорные уровни

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]

Примесное поглощение наблюдается в полупроводниках и диэлектриках, содержащих примесные атомы. В этом случае поглощение света связано с возбуждением примесных центров или с их ионизацией. Например, в материале л-типа электроны с донорных уровней могут быть возбуждены в зону проводимости. Если доноры (или акцепторы) вносят в запрещенную зону мелкие уровни, то наблюдать примесное поглощение можно лишь при достаточно низких температурах. Действительно, в области высоких температур все эти уровни ионизованы за счет термического возбуждения. Так как энергия ионизации примесных уровней меньше, чем энергия, требуемая для перевода электронов из валентной зоны в зону проводимости, то полосы примесного поглощения лежат за краем собственного поглощения. [c.312]

Рис. 11.11. Механизм компенсации донорных уровней в аморфном полупроводнике

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]

Донорные уровни 238 Дырки 225 [c.382]

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]

Рассмотрим полупроводник, содержащий Nd донорных атомов (уровней) в единице объема. Предположим, что донорные уровни расположены в непосредственной близости от дна зоны проводимости, так что энергия ионизации примесей AEd очень мала по сравнению с шириной запрещенной зоны ДЕ (такой случай типичен, например, для германия AEd 0,01 эВ при ДЕ 0,75 эВ). Если уровень Ферми проходит ниже дна зоны проводимости, т. е. Ej < —коТ, то вследствие малости AEd практически все атомы примеси будут ионизированными и их электроны перейдут в зону проводимости. Выясним сначала, какова предельная концентраций примесей, при которой исходные предположения перестают быть справедливыми. [c.116]

При наличии примесей обоих типов в примерно равных концентрациях наблюдается стремление к взаимной нейтрализации эффектов, т.е. к заполнению акцепторных уровней электронами с донорных уровней, в [c.351]

При наличии в полупроводнике примеси его оптическое поглощение может быть связано с ионизацией примеси или возбуждением электрона нейтральной примеси в кристалле. Это поглощение называют примесным. При ионизации примеси энергия поглощенного кванта света расходуется на переход с донорных уровней в зону проводимости и из валентной зоны на акцепторные уровни. [c.70]

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]

Донорные уровни. Предположим, что в кристалле германия часть атомов германия замещена атомами пятивалентного мышьяка. Германий имеет решетку типа алмаза, в которой каждый атом окружен четырьмя ближайшими соседями, связанными с ним валентными силами. Для установления связи с этими соседями атом 156 [c.156]

Примеси, являющиеся источником электронов проводимости, называются донорами, а энергетические уровни этих примесей — донорными уровнями. [c.157]

Уровень [X должен располагаться ниже уровней— Е- , так как при [I = —Ед ионизации подвергается в среднем лишь половина примесных уровней. Однако обычно за температуру истощения примесей принимают температуру Т , при которой уровень Ферми совпадает с донорными уровнями — is = — д. Положив в формуле (6.7) Т = Гз, j, = Xs и /г = получим [c.166]

Понятие о неравновесных носителях. При температуре, отличной от абсолютного нуля, в полупроводнике происходит тепловое возбуждение генерация) свободных носителей заряда. Если бы этот процесс был единственным, то концентрация носителей непрерывно возрастала бы с течением времени. Однако вместе с процессом генерации возникает процесс рекомбинации электроны, перешедшие в зону проводимости или на акцепторные уровни, вновь возвращаются в валентную зону или на донорные уровни, что приводит к уменьшению концентрации свободных носителей заряда. Динамическое равновесие между этими процессами при любой температуре приводит к установлению равновесной концентрации носителей, описываемой формулами (6.7) и (6.8). Такие носители называются равновесными. [c.171]

Элементы V группы таблицы Д. И. Менделеева (Н, Р, 5Ь, Аз) способны создавать в карбиде кремния донорные уровни с различной энергией активации. Среди этих элементов наиболее доступным в чистом виде и технологически удобным является азот, который и выбран в качестве основной донорной примеси при легировании кристаллов карбида кремния. При малых концентрациях энергия активации азота составляет величину 0,1 эв. Экспериментально была найдена зависимость концентрации доноров в кристалле от парциального давления азота в атмосфере печи [c.49]

ПРОБОЙ магнитный — туннельный переход электрона, движущегося в металле при наличии магнитного поля, с одной орбиты на другую световой — переход вещества в состояние плазмы в результате сильной ионизации под действием мощного светового излучения электрический — общее название процессов, приводящих к резкому возрастанию электрического тока в среде, исходно не электропроводной) ПРОВОДИМОСТЬ ионная обусловлена движением свободных ионов комплексная определяется отношением действующего значения силы переменного тока в электрической цепи к действующему значению напряжения на ее зажимах магнитная измеряется отношением магнитного потока в каком-либо участке магнитной цепи к магнитодвижущей силе, действующей на этом участке полупроводника [примесная дырочная (/)-типа) обеспечивается движением дырок в направлении, противоположном движению электронов, перебрасываемых из валентной зоны в зону проводимости полупроводника электронная (я-типа) осуществляется электронами, перебрасываемыми с донорных уровней в зону [c.266]

Концентрация электронов, находящихся на донорных уровнях, даётся выражением [c.39]

При освещении кристалла записывающим светом электроны возбуждаются с донорных уровней в зону проводимости. После этого часть их захватывается в ловушки, которые перед записью-освобождаются за счет предварительного освещения модулятора красным светом. Поскольку внешнее поле во время воздействия записывающего света не прикладывается, пространственное перераспределение электронов, находящихся в зоне проводимости, возможно только за счет диффузии. Однако диффузионный механизм-формирования заряда при записи изображения с низкими пространственными частотами значительно уступает по эффективности дрейфовому. [c.184]

В случае донорных уровней в полупроводнике gj — 2Nа, где — число донорных атомов, вызванных двукратным спиновым вырождением, и формула (13.5.11) дает для числа электронов %, занимающих донорные места, [c.323]

Можно описать это и по другому из рис. 13.2.1 видно, что, поскольку энергия Ферми по меньшей мере на несколько кТ выше акцепторных уровней или ниже донорных уровней, значение функции Ферми на этих уровнях будет близко к единице или соответственно к нулю, что отвечает почти полной ионизации. Таким образом, начало неполной ионизации всегда связано с нарушением приближения Больцмана для донорных или акцепторных уровней по отдельности или же и для донорных и для акцепторных уровней и соответствующей энергетической зоны. [c.325]

Если в запрещенной зоне имеются свободные энергетические уровни (глубокие донорные уровни), то при движении по кристаллу свободный электрон может быть захвачен ловушкой, что на энергетической схеме соответствует переходу 1 (рис. 8.3, б). При этом электрон пере- [c.62]

Через Пд обозначена концентрация свободных электронов, образовавшихся за счет ионизации донорной примеси, т. е. в результате перехода электронов с донорных уровней в зону проводимости. Следовательно, [c.64]

Донорные уровни — энергетические уровни локализованных состояний электронов, ионизация которых приводит к появлению э.пектронов в зоне проводимости. [c.280]

В области очень низких температур, когда ионизация примесных уровней перестает быть полной, уровень Ферми занимает промежуточное положение (конкретно для донорного полупроводника) между донорным уровнем и дно.м зоны проводимости. Общий ход изменения положения уровня Ферми с температурой внутри запрещенной зоны (в отсут-ств1ие Вырожяен1ия) пю,каза1Н на рис. 43, где пунктиром обозначено положение уровня Ферми в собственной области (а — донорный образец, б — акцепторный). [c.118]

Область низких температур. Средняя энергия тепловых колебаний атомов решетки кТ всегда значительно меньше ширины запрещенной зоны Eg, вследствие чего эти колебания при низких температурах дают очень малый темп возбуждения электронов валентной зоны и переброса их в зону проводимости. Так как для возбуждения и переброса в зону проводимости электронов с донор-ных уровней (рис, 6.4, а) требуется энергия д, примерно в 100 раз меньшая Eg, то электроны в зоне проводимости появляются в этом случае практически только за счет ионизации доиорных атомов. Поэтому можно считать, что их концентрация = Л д — Пд, где Л д — концентрация донорных атомов Пд — число электронов, оставшихся на донорных уровнях Л д — Пд — число электронов,, перешедших с донорных уровней в зону проводимости. [c.164]

Второй член формулы (6.13) с повышением температуры меняет знак в области низких температур, пока выполняется неравенство Л д/г > 2 (2яmn/гT) , он положителен при более высоких температурах, при которых Л д/г < 2 (2ят /гТ ) /2, он становится отрицательным. Поэтому с повышением температуры уровень Ферми сначала поднимается вверх ко дну зоны проводимости, а затем начинает опускаться и при температуре Тз пересекает донорные уровни (рис. 6.4, б). [c.165]

Из (12.26) следует, что для получения максимальной внутренней эффективности светодиода следует по возможности увеличить отношение вероятности излучательной рекомбинации к безызлуча-тельной. Безызлучательная рекомбинация, как правило, определяется в основном глубокими рекомбинационными центрами, излу-чательная же идет обычно в результате межзонных переходов (рис. 12.11, а), переходов из зоны проводимости на мелкие акцепторные уровни (рис. 12.11, 6) или с мелких донорных уровней в валентную зону (рис. 12.11, б). Вероятность безызлучательной рекомбинации можно уменьшить, очистив полупроводник от глубоких рекомбинационных центров. Сделать это очень трудно, так как сечение захвата носителей некоторыми примесными центрами, например медью, велико и требуется очень высокая степень очистки оттаких примесей. Поэтому качество светодиодов в значительной мере зависит от степени очистки исходных материалов и совершенства технологии изготовления диодов. [c.332]

Индуцированная оптическая неоднородность наблюдается в том случае, если плотность ловушек на периферии луча будет достаточной для захвата фотовозбужден-ных электронов, а рекомбинация на донорных уровнях отсутствует. В стационарном состоянии имеет место равновесие между полем, связанным с пространственным зарядом, и полем поляризационного заряда рр. Макроскопическое электрическое поле Е , вызванное пространственным зарядом ps, изменяет на величину ДР = = (е — l)Es, где е — статическая диэлектрическая проницаемость. В стационарном состоянии полное макроскопическое электрическое поле всех источников равно нулю. Это условие запишется в виде [c.300]

Рис. 2.1. Схема разделения зарядов при фоторефракции. При поглощении фотона видимого света электрон с донорного уровня D возбуждается в зону проводимости ПЗ, переносится в реальном пространстве и захватывается ионизированным донором > . В кристалле имеются также полностью заполненные акцепторные уровни А с концентрацией Na = ЛГд, кбторые в фотопереходах участия не принимают. ВЗ - валентная зона

Имеется особенность, связанная со статистикой занятия донорных уровней в полупроводнике, которая требует, чтобы их функция распределения несколько отличалась от обычного выражения Ферми —Дирака. Каждый уровень основного состояния донора имеет двукратное спиновое вырождение. Если один из двух имеюш,ихся уровней основного состояния уже занят, то другой не может быть занят, так как необходим только один электрон, чтобы удовлетворить требованиям валентности донор-ного атома. [c.321]

Энергия иоиизацни мелких донорных уровней, хорошо вписывающихся водородоподобиой моделью . Донорами могут являться AI. Си,In, l, Вг, I, F, ио основной вид доноров — врожденный дефект междоузельный d или Zn. [c.380]

При на.тичии в полупроводнике примеси его оптическое поглощение может быть связано с ионизацией примеси или возбуждением электрона нейтральной примеси в кристалле. Это поглощение называют примесным. При ионизации примеси энергия поглощенного кванта света расходуется на переход электронов с донорных уровней в зону проводимости и из валентной зоны на акцепторные уровни, что в спектре поглощения проявляется в виде примесной полосы поглощения. Если при освещении полупроводника светом происходит переход электрона примеси из основного состояния в возбужденное, то наблюдается линейчатый спектр поглощения. В случае, когда донорные уровни находятся вблизи дна зоны проводимости, примесное поглощение, обусловленное переходами электронов примеси из основного состояния в возбужденное или в зону проводимости, должно находиться в далекой инфракрасной области спектра и экспериментально может наблюдаться лишь при низких температурах, когда большая часть атомов примеси не ионизована. То же самое можно сказать и о спектре поглощения акцепторной примеси. На рис. 12.6 изображен спектр примесного поглощения бора в кремнии. [c.85]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...