Концентрация носителей

Количество электричества, переносимого дырками или электронами, определяется не только концентрацией носителей, но и подвижностью электронов и дырок. [c.389]

Концентрация носителей заряда в полупроводниках при комнатной температуре значительно меньше, чем в металлах. Поэтому удельное сопротивление полупроводников обычно больше, чем металлов. При понижении температуры удельное сопротивление полупроводника увеличивается — он все больше становится похожим на диэлектрик. [c.155]

Одновременно с процессом образования свободных носителей генерацией) идет процесс их исчезновения рекомбинации). Часть электронов возвращается из зоны проводимости в валентную зону и заполняет разорванные связи (дырки). При данной температуре за счет действия двух конкурирующих процессов генерации и рекомбинации в полупроводнике устанавливается некоторая равновесная концентрация носителей заряда. Так, например, при комнатной температуре концентрация свободных электронов и дырок составляет в кремнии примерно 10 ° см 3, в германии приблизительно Ю з см-з. [c.242]

Концентрация носителей. Равновесная концентрация электронов, для которых возможный интервал энергий лежит в пределах зоны проводимости, определяется выражением [c.243]

Учитывая, что в собственном полупроводнике n=p=rti, определим собственную концентрацию носителей заряда [c.247]

Концентрация носителей (электронов и дырок) в невырожденном собственном полупроводнике оказалась не зависящей от положения уровня Ферми. Она увеличивается с температурой по экспоненциальному закону с энергией активации, равной половине ширины запрещенной зоны. [c.247]

В ЭТОМ случае выражение для концентрации носителей в вырожденном собственном полупроводнике примет вид [c.248]

Учитывая (7.162) и (7.164), а также полученные выше выражения для концентрации носителей в невырожденных (7.157) и вырожденных (7.147) полупроводниках, можем сделать вывод о температурной зависимости электропроводности собственных полупроводников. Так, например, электропроводность невырожденных собственных полупроводников увеличивается с ростом температуры по экспоненциальному закону. [c.250]

Рассмотрим, как концентрация носителей и их подвижность изменяются с температурой. [c.251]

До сих пор, рассматривая электропроводность твердых тел, мы считали, что время релаксации т не зависит от электрического поля. В этих условиях плотность тока пропорциональна напряженности поля j=aS , т. е. электропроводность а является величиной, не зависящей от поля. Опыт показывает, однако, что независимость <г от наблюдается лишь в полях, напряженность которых меньше некоторого критического значения. При электропроводность изменяется по мере роста т. е. закон Ома перестает выполняться, Это является следствием изменения либо концентрации носителей заряда, либо их подвижности. [c.256]

Явления, приводящие к отступлению от закона Ома в сильных электрических полях, можно разделить на две группы. К первой относятся явления, изменяющие время релаксации, а следовательно, подвижность носителей. Это разогрев электронного газа и эффект Ганна. Вторая группа явлений, в которую входят ударная ионизация и эффект Зинера, вызывает изменение концентрации носителей. [c.256]

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]

Измерение эффекта Холла совместно с измерениями проводимости образца позволяет получать информацию о знаке носителей заряда, концентрации носителей и их подвижности. [c.261]

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]

Экспоненциальная зависимость а(Т) является следствием того, что концентрация носителей изменяется с температурой по экспоненциальному закону [c.272]

В некоторых диэлектриках доминирующей является ионная проводимость, при которой ток переносится положительными (катионы) или отрицательными (анионы) ионами. При этом в постоянном электрическом поле осуществляется не только перенос заряда, но и перенос вещества. Анионы движутся к аноду, катионы — к катоду. Поскольку концентрация носителей заряда в объеме диэлектрика в этом случае постепенно уменьшается, значение ионного тока зависит от времени. [c.274]

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]

Используя формулу (3.40) для концентрации носителей заряда в собственном полупроводнике и учитывая только множители, зависящие от температуры, запишем ее в виде [c.132]

Обозначения л-концентрация носителей тока R— постоянная Холла. [c.356]

Собственная концентрация носителей. Собственная концентрация носителей и/ соответствует идеально чистому материалу и вычисляется, если известна структура зон и эффективные массы, по формуле [c.455]

Рис. 22.5. Зависимость холловской подвижности электронов в поликристаллическом р-В от концентрации носителей [7, 14]

Рис. 22.18. Температурные зависимости удельной проводимости а), коэффициента Холла (б) и собственной концентрации носителей (а) в Те [30

Рис. 22.24. Температурная зависимость собственной концентрации носителей в Ge и Si [221]

Рис. 22.32. Зависимость удельного сопротивления п- и p-Ge от концентрации носителей при 7 = 300 К [234]

Рис. 22.35. Температурная зависимость подвижности электронов и дырок в чистом Qe при постоянной концентрации носителей [711

Уравнения (4.7) —(4,8) показывают, что причинами изменения концентрации носителей могут быть неодинаковость числа носителей, втекающих (и вытекающих) в элементарный объем полупроводника (тогда dlvJ O), и нарушение равновесия между процессами генерации и рекомбинации носителей. Уравнения (4.9) и (4.10), называемые уравнениями плотности тока, характеризуют причины протекания электрического тока в полупроводнике электрический дрейф под воздействием электрического поля (grad tp= 0) и диффузию носителей при наличии градиента концентрации. Уравнение Пуассона характеризует зависимость изменений в пространстве напряженности электрического поля Е=—gгadф от распределения плотности электрических зарядов pi [c.156]

В качестве краевых условий в моделях полупроводниковых приборов используют зависимости потенциалов на контактах от времеин, принимают значения концентраций носителей на границе между внешним выводом и полупроводником равными равновесным концентрациям Ра и Яо, для границ раздела полупроводника и окисла задаются скоростью поверхностной рекомбинации gs, что определяет величины нормальных к поверхности раздела составляющих плотностей тока Jp и Jn, и т. д. [c.156]

Термисторы в основном можно разделить на бусинковые и дисковые. Бусинковые термисторы обычно изготавливаются следующим образом на определенном расстоянии параллельно друг другу укладываются платиновые проволочки, которые будут служить выводами, а затем с некоторым интервалом на эти провода наносят капли смеси окислов со связующим веществом. После спекания при 1300°С получается цепочка термисторов с готовыми выводами. После разделения на отдельные термисторы их покрывают стеклом такое покрытие не только увеличивает механическую прочность приборов, но и защищает термисторы от атмосферного кислорода, который, адсорбируясь в порах материала, изменяет концентрацию носителей тока в нем и его электрические свойства. Дисковые термисторы получают прессованием исходного порошка с последующим обжигом при 1100°С, а в качестве выводов на противоположные плоскости диска напыляют или наносят печатным способом слой серебра. Тот факт, что дисковые термисторы существенно менее стабильны, чем бусинковые, почти определенно объясняется тем, что поверхностные электроды уступают по своим электрическим свойствам электродам, введенным внутрь бусинки. [c.244]

В зависимости от примесей кремний приобретает электронную проводимость п или, наоборот, пропускает заряды с недостатком электронов, где места отсутствующих электронов условно называют дырками, то есть приобретает дырочную проводимость р. С целью получения локальных областей для элементов микросхемы формируют разделительные области р" -типа - области дырочной проводимости с повышенной концентрацией носителей. Создание элементов в полупроводниковом материале требует наличия р-и-переходов - границы между областями с электронной (и-типа) и дырочной (р-типа) проводимостью. На рис. 25.2 показана последовательность основных технологических операций изготовления ПИМС на биполярных транзисторах, получаемых по планарно-эпитаксиальной технологии (эпитаксия - процесс ориентированного наращивания атомов одного кристаллического вещества на другом). Изготовление ПИМС на биполярных транзисторах включает [c.539]

Рис. 7.17. Зависимость концентрации носителей в собственном полупроводнике от температуры, построенная в координатах 1пиь от l/T"

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]

Ударная ионизация. Увеличение электропроводности твердого тела в сильных полях связано с увеличением концентрации носителей заряда. При полях, напряженность которых превышает 10 В/м, электроны проводимости приобретают энергию, достаточную для ионизации атомов. В результате ионизации образуются электронно-дырочные пары, которые ускоряются полем до высоких энергий и тоже могут ионизовать атомы. Таким образом, концентрация свободных носителей лавинообразно нарастает. Этот процесс и получил название ударной иониза-ции. Ударная ионизация не приводит к немед- ленному пробою вещества, поскольку электроны (и дырки), рассеиваясь на фононах, передают свою энергию решетке и могут рекомбинировать. [c.259]

Поскольку произведение электронной и дырочной концентраций является при заданной температуре величиной постоянной, то при введении небольшого количества примеси ((скажем, п-типа) должна Н01нив,иться (Величина р. Этот результат важен для практики с помощью введения подходящих примесей можно снизить полную концентрацию носителей +р, иногда даже сильно. Такое снижение называется компенсацией одних примесей другими (см. гл. П, 8). [c.114]

В лабораторной практике часто используют внесистемные единицы измерения удельной электропроводности (Ом- -см- ) и подвижности (см /В-с), а концентрации носителей заряда — в см . Часто оперируют и величиной уделыного сапроти влен Ия р=1/0. [c.128]

Измерение эффекта Холла в примесной области позволяет определить концентрацию носителей заряда и тип проводимости. Незнание механизма рассеяния приводит к очень больщой ошибке в определении концентрации. Если измерение эффекта Холла дополнено измерением удельной электро-пройодности, то,. используя 1равемсТ В0 о= епр, и (4.29), М ож-но определить подвижность носителей в примесной области [c.136]

Характерными чертами этого класса веществ являются рост электропроводимости с температурой, малая (по сравнению с металлами) концентрация носителей тока, высокая чувствительность электрических свойств по отношению к воздействию излучений и наличию примесей, а также неомическое поведение контактов. [c.454]

Времи жизни носителей. Время жизни т представляет собой время, за которое неравновесная концентрация носителей спадает за счет их рекомбинации до равновесного значения. Основные механизмы рекомбинации — из-лучательный (энергия рекомбинирующей пары электрон— дырка излучается в виде фотона), фононный (энергия передается решетке), ударный (энергия пары передается третьей частице). [c.454]

Длина диффузии. Длина диффузии Ld — расстояние, характеризующее пространственный спад неравновесной концентрации носителей до равновесного значения. Значение Ld определяется через коэффициент диффузии D и время жизни т с помощью соотношения Lo=l Коэффициент диффузии и подвижность связаны соотношением Эйнштейна D = kT i. e (в невырожденном полупроводнике). Максимальная длина диффузии характеризует степень совершенства и чистоты кристалла. При Г = 300 К Z.d =0,5 см в Ge, Lo 0,3 см в Si, 10 - 10 см в InSb [162]. [c.455]

Рис. 22.7. Температурные зависимости удельного сопротивления (а) полной концентрации носителей (б) и холловской подвижности дырок (в) в ноликристалли-ческом черном фосфоре [17] f — ннзкие температуры II высокие температуры

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...