Донор

Учитывая, что в германии е=16, а т =0,25т, получаем для энергии ионизации примесных атомов V группы d 0,01 эВ. В кремнии, где e =12, а т 0,4т, энергия ионизации должна быть примерно 0,04 эВ. Таким образом, достаточно весьма незначительной энергии, чтобы перевести пятый электрон из связанного состояния в свободное , т. е. в зону проводимости. Примеси, которые поставляют свободные электроны, называют донорными. В табл. 7.2 приведены измеренные значения энергии ионизации доноров в кремнии и германии. Они достаточно хорошо согласуются с расчетными значениями Ed. [c.238]

Таблица 7.2. Энергия ионизации доноров в кремнии и германии

Опыт показывает, что с увеличением концентрации доноров (или акцепторов) наклон прямых 1па от 1/Т в области примесной проводимости уменьшается. Согласно (7.168) это значит, что уменьшается энергия ионизации примеси. При некоторой критической концентрации она обраш,ается в нуль. Для элементов пятой группы в германии эта критическая концентрация составляет ЗХ Х10 см , в кремнии 8-10 см . Полупроводник, в котором энергия ионизации примеси обратилась в нуль, называют часто полуметаллом. В нем концентрация электронов и электропроводность нечувствительны к температуре (кроме области температур, где начинается собственная проводимость). [c.254]

Поверхностные уровни, так же как уровни примесей или дефектов, могут быть донорами или акцепторами электронов. Следовательно, они могут изменять концентрацию носителей заряда. Через них может осуществляться рекомбинация носителей. [c.261]

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]

Переходы электронов из зоны проводимости на уровни мелких доноров (или [c.315]

Влияние примесей на электрические свойства аморфных полупроводников. Долгое время считалось, что аморфные полупроводники в отличие от кристаллических нечувствительны к введению в них примесей. Попытки легирования их атомами, которые в кристаллических полупроводниках являются донорами или акцепторами, не приводили к успеху. Одно из объяснений такого поведения было дано Губановым и несколько позднее Моттом. Оно сводится к тому, что в аморфных веществах может осуществляться такая перестройка связей, что все валентные электроны примесного атома будут участвовать в связях. Так, например, в кристаллическом кремнии атом фосфора образует четыре ковалентные связи. Пятый валентный электрон примесного атома в образовании связей не участвует. Предполагается, что в аморфном кремнии (или германии) атом фосфора окружен пятью атомами кремния (рис. 11.10). Если это так, то в аморфных полупроводниках не должны образовываться примесные уровни. [c.364]

Концентрация вводимой примеси при использовании таких традиционных термодинамических равновесных методов легирования, как, например, диффузия, не превышает некоторого предела, определяемого растворимостью. В то же время методом ионной имплантации можно ввести в полупроводник практически неограниченное количество примесных атомов. Таким образом, представляется возможным реализовать второй путь, т. е. получить примесную проводимость за счет, введения большой концентрации доноров (или акцепторов). Нам удалось без предварительного снижения плот-366 [c.366]

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]

Так как при легировании кремния фосфором энергия связи донора невелика и орбита связанного электрона в значительной степени охватывает межатомное пространство, а электрон оказывается локализованным в малом пространстве по сравнению с размерами кристалла, рассмотрим водородоподобную модель, согласно которой [c.92]

Рис. 22.15. Зависимость концентрации электронов в a-Sn при 7 = 4,2 К от концентрации доноров [24]

Для доноров энергия ионизации отсчитывается от дна зоны проводимости, для акцепторов — от края валентной зоны. [c.463]

Рис. 22.27. Температурная зависимость подвижности электронов в Si при различной концентрации доноров [64]

Рис. 22.29. Зависимости подвижностей электронов и дырок в Si при 7 = 300 К от концентрации доноров [226]

Если в естественный полупроводник IV группы ввести в качестве примеси трехвалентные атомы из III группы элементов, то для осуществления ковалентной связи с четырехвалентным окружением этим атомам не хватает по одному электрону. Недостающие электроны они заимствуют у соседних атомов с затратой небольшой энергии порядка 10 эВ. В результате в валентной зоне возникает дырка, которая и обусловливает дырочную проводимость полупроводника. Поскольку энергия ионизации основных атомов для образования дырки мала ( 10 эВ), при комнатной температуре на каждый атом примеси приходится по одной дырке. Естественная дырочная и электронная проводимости при этом, как и в случае донор-ных примесей, малы. Поэтому доминирующей будет дырочная проводимость. Трехвалентные атомы примеси называются акцепторными. Акцепторные энергетические уровни лежат в запрещенной зоне весьма близко к ее верхнему краю. Для полупроводников IV группы периодической системы элементов наиболее важными акцепторными примесями являются элементы III группы-галлий, индий, таллий. [c.351]

Основной частью полупроводникового счетчика является монокристалл величиной с небольшую монету. Кристалл обработан так, что он является с одной стороны донором, а с другой — акцептором с тонким (от сотен микрон до 5 мм) переходным слоем. Иначе говоря, кристалл представляет собой полупроводниковый диод. На кристалл подается электрическое напряжение, причем р-слой подсоединяется к отрицательному электроду (рис. 9.14). При таком знаке напряжения все носители оттягиваются от переходного слоя, так что диод заперт. Тока нет. Если же через переходный слой проходит быстрая заряженная частица, то образованные при торможении электроны и дырки оттягиваются к электродам, создавая электрический импульс, пропорциональный количеству ионов. Мы видим, что полупроводниковый счетчик работает как ионизационная [c.504]

При введении в кремний атома элемента V группы Периодической системы элементов Д. И. Менделеева (например, мышьяка As) четыре из пяти его валентных электронов вступают в связь с четырьмя валентными электронами соседних атомов кремния и образуют устойчивую оболочку из восьми электронов. Девятый электрон оказывается слабо связанным с ядром пятивалентного элемента, он легко отрывается и превращается в свободный электрон (рис. 3.5, в), дырки при этом не образуется. На энергетической диаграмме этот процесс соответствует переходу электрона с уровня доноров (f jj в свободную зону (рис. 3.5, г). Примесный атом превращается в неподвижный ион с единичным положительным зарядом. Примесь этого типа называется донорной, а полупроводники, в которые введены атомы доноров, - электронными или п-типа электропроводности. В таких полупроводниках свободных электронов больше, чем дырок, и они обладают преимущественно электронной электропроводностью. [c.51]

Из энергетических диаграмм электронных и дырочных полупроводников (рис. 3.5, г, е) видно, что уровни доноров Wд и акцепторов Wa расположены в запрещенной зоне уровни Шд - вблизи зоны проводимости, а уровни Wa -вблизи потолка валентной зоны. Отрыв лишнего электрона от донора или добавление недостающего электрона к акцептору требует затраты энергии ионизации Wua , показанной на диаграммах. [c.51]

Функция Ферми-Дирака (3.2), (3.3) справедлива не только для собственных, но и для примесных полупроводников. В полупроводниках п-типа большое количество электронов переходит в зону проводимости с уровней доноров, при этом дырки в валентной зоне не появляются. Поэтому вероятность появления электрона в зоне проводимости выше вероятности появления дырки в валентной зоне. Это, очевидно, возможно в том случае, если уровень Ферми Wf будет смещен от середины запрещенной зоны Wi в сторону дна зоны проводимости. Чем выше концентрация атомов доноров в полупровод- [c.55]

Титан имеет довольно высокую (1668 °С) температуру плавления и плотность 4,5 г/см . Благодаря высокой удельной прочности и превосходным противокоррозионным свойствам его широко применяют в авиационной технике. В настоящее время его используют также для изготовления оборудования химических производств. В ряду напряжений титан является активным металлом расчетный стандартный потенциал для реакции + + 2ё Ti составляет —1,63 В . В активном состоянии он может окисляться с переходом в раствор в виде ионов [1]. Металл легко пассивируется в аэрированных водных растворах, включая разбавленные кислоты и щелочи. В пассивном состоянии титан покрыт нестехиометрической оксидной пленкой усредненный состав пленки соответствует TiOj. Полупроводниковые свойства пассивирующей пленки обусловлены в основном наличием кислородных анионных вакансий и междоузельных ионов Ti , которые выполняют функцию доноров электронов и обеспечивают оксиду проводимость /г-типа. Потенциал титана в морской воде близок к потенциалу нержавеющих сталей. Фладе-потенциал имеет довольно отрицательное значение Ер = —0,05В) [2, 3], что указывает на устойчивую пассивность металла. Нарушение пассивности происходит только под действием крепких кислот и щелочей и сопровождается значительной коррозией. [c.372]

Исследованиями ЮЖНИИГИПРОГАЗа установлено, что в условиях минимального коррозионного воздействия эксплуатируются межблочные коммуникации емкость Е-01-выходной коллектор У КП Г при эффективной низкотемпературной сепарации. Все остальные линии эксплуатируются в присутствии электролита. Согласно рис. 3, все межблочные коммуникации, линии обвязки и шлейфы скважин-доноров подвержены сероводородному коррозионному растрескиванию. Прогнозируемая скорость общей коррозии составляет 0,1-0,3 мм/год. В диапазоне рабочих температур скорость общей коррозии металла относительно невысока, а его стойкость к сероводородному растрескиванию также является низкой (рис. 3). [c.13]

Концентрация носителей. Предположим, что в полупроводнике имеются доноры с концентрацией N . Аналогично тому, как это было сделано для собственного полупроводника, можно записать условие электронейтральности и из него определить положение уровня Ферми в примесном полупроводнике. Так, в области низких термодинамических температур, когда процессами переброса элек- [c.251]

V — относительный сдвиг е —заряд электрона ij — истинная деформация Е — энергия, напряженность электрического поля, модуль Юнга й — напряженность электрического поля Са, Ей — энергии ионизации ак цептора, донора Ес — энергия края зоны проводимости Eg — ширина запрещенной зоны [c.377]

Акцепторные уровни расположены выше потолка валентной зоны, и при наличии энергии активации АЕд электроны л-гз валентной зоны могут переходить на указанные уровни, -оставляя в зоне незанятые энергетические уровни — дырки. Этот переход сопровождается превращением акцепторов в отрицательно заряженные ионы, которые также не участвуют н электропроводности. Такой полупроводник называют примесным полупроводником р-типа (для него характерна дырочная проводимость). Таким образом, в противоположйость собственной проводимости примесная проводимость осуществляется носителями заряда только одного знака — электронами, которые поставляются донорами в свободную зону, нли дырками путем захвата электронов из валентной зоны акцепторами. [c.92]

Примером простого донорного примесного центра в полупроводнике является кристалл кремния с одним атомным узлом, занятым атомом фосфора. Каждый атом в кристалле кремния образует ковалентные связи с четырьмя ближайшими соседями. Это означает, что атом фосфора обладает лишним валентным электроном, который не нужен для связи. Этот электрон непол1ностью свободен, так как ядро фосфора имеет больший положительный заряд, чем ядро атома кремния. Но лишний электрон связан со своим ядром недостаточно прочно, что позволяет ему перемещаться в окрестностях данного примесного центра. Для сохранения нейтральности примесного центра электрон должен л о к а- лизоваться в запрещенной зоне ниже дна зоны проводимости, т. е. электрон может перейти в нелокалйзованное бло-ховское состояние, получив дополнительную энергию не менее АЕй. Тогда донор становится ионизованным и ведет себя как локализованный положительный заряд. [c.92]

При Na>N г акцейторы все больше нейтрализуют действие доноров и уровень Ферми постепенно смещается к середине запрещенной зоны, а число эффективных акцепторов становится равным На—Ый, причем все электроны с донорных центров переходят на акце1Пторные уровни и уровень Ферми опускается еще ниже и в пределе проходит у самого края (потолка) валентной зоны. [c.118]

Рис. 22.109. Температурная зависимость холловской подвижности электронов в dSe [138] концентрация доноров Ga. см- Н--1-10 (нелегироаанный образец) И — 1,4-Ю 2,9-10 кривая — расчет

Рис. 22.140. Температурная зависимость холловской подвижности дырок в GaAs [259] концентрация акцепторов и доноров и Ы10 см- О ,3 и 1,8 Д — 11 и 3 Л — 7 и 5,5

Рис. 22.189. Температурные зависимости проводимости (а) и коэффициента Холла (б) кристаллов n-PbSe с различной концентрацией доноров [117]

Зависимости положения уровня Ферми от температуры в примесных полупроводниках п- и р-типов показаны на рис. 3.10, а, б. Рассмотрим характер этих зависимостей на примере полупроводника п-тшта (рис. 3.10, а). В области низких температур переходами электронов из валентной зоны в зону проводимости можно пренебречь и считать, что все электроны в зоне проводимости появляются в результате ионизации доноров. Аналогично (3.12) выражение для уровня Ферми при низких температурах можно записать в виде [c.56]

Лазеры сверхкоротких световых импульсов (1986) -- [ c.36 ]

Материаловедение Технология конструкционных материалов Изд2 (2006) -- [ c.248 , c.653 ]

Статистическая механика (0) -- [ c.259 , c.267 , c.278 , c.292 , c.293 , c.305 , c.308 , c.309 ]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...