Полупроводники акцепторного типа

Примесные полупроводники акцепторного типа. Аналогичные вычисления, проведенные для примесных полупроводников акцепторного типа, приводят к следующим результатам для области низких температур [c.167]

Такой же результат получился бы, если бы мы рассматривали невырожденный полупроводник акцепторного типа, в котором основными носителями являются дырки, неосновными — электроны. [c.170]

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]

Во втором случае атомы вводимой примеси имеют меньшее число валентных электронов, чем атомы полупроводника. Поэтому атомам примеси не хватает валентных электронов для образования всех химических связей с окружающими их атомами полупроводника. Недостающие электроны могут быть захвачены атомами примеси у соседних атомов полупроводника, для чего необходима небольшая энергия Ел (рис. 3, в). При этом атомы примеси приобретают отрицательный заряд, а в валентной зоне на месте захваченного электрона образуется дырка. Введение в полупроводник таких примесей, называемых акцепторными, приводит к возрастанию концентрации дырок в валентной зоне при неизменной концентрации электронов в зоне проводимости. Полупроводники, легированные акцепторной примесью, называют дырочными, или полупроводниками р-типа электропроводности. [c.8]

Рассмотрим две отдельно взятые области электронного и дырочного полупроводников, показанные на рис. 8.9, а. Основные носители заряда в полупроводнике /г-типа — электроны (на рис. 8.9,а обозначены знаком минус), а в полупроводнике р-типа—дырки (на рис. 8.9, а обозначены знаком плюс). Ионизированные атомы донорной и акцепторной примеси обозначены соответственно знаками плюс и минус в кружочках. Неосновные носители в электронном и дырочном полупроводниках не обозначены, так как их концентрация очень мала в сравнении с концентрацией основных носителей. [c.280]

Другой метод состоит в нагреве одного конца испытуемого полупроводника, как показано на рис. 8-3, б. При этом, если испытывается полупроводник р-типа. то в нагретом конце за счет затраты тепловой энергии большее число электронов будет переброшено из заполненной зоны на акцепторные уровни примесей по сравнению с. холодным концом. Из горячего конца в холодный начнется диффу-гшя дырок, и он окажется заряженным отрицательно по отношению к холодному концу. [c.237]

Аналогично ведет себя и полупроводник р-типа при увеличении в нем концентрации акцепторной примеси. Так как орбиты электронов примесных атомов увеличены в полупроводнике примерно в е раз (е — относительная диэлектрическая проницаемость полупроводника), то примесные атомы начинают заметно взаимодействовать друг с другом уже при концентрации примеси 10 м (10 —10 атомных процента). [c.170]

Энергия ионизации при образовании дырки мала (ю сравнению с германия или кремния. Энергетический уровень, образующийся вследствие наличия примеси, показан на рис. 5-1-5,б, В этом случае образуется примесный незаполненный уровень, расположенный на 0,01—0,05 эВ выше верхней границы заполненной зоны. Уже при температуре, близкой к нормальной, незаполненный примесный уровень захватывает электроны из заполненной зоны, при этом в последней образуется дырка, обусловливающая проводимость. Примесный уровень в полупроводниках п-типа имеет смысл назвать уровнем, который снабжает зону проводимости электронами, и потому его называют донорным уровнем, В противоположность такому уровню незаполненный примесный уровень, который захватывает электроны из заполненной зоны, носит название акцепторного уровня. Полупроводники, подобные показанному на рис. 5-1-5, называют дырочными полупроводниками (р-типа), так как носителями заряда, обусловливающего проводимость, служат дырки—места с положительным зарядом. [c.311]

Проводимость чистого полупроводникового материала обычно очень мала и определяется как электронами, так и дырками в равной мере. Для получения материала типа р или типа п в исходный полупроводник добавляется примесь. Если атомы примеси имеют окислительные свойства по отношению к основному полупроводниковому материалу, то они забирают часть свободных электронов в свои наружные валентные оболочки, и эти электроны становятся неподвижными (в том смысле, что они связаны с определенным атомом кристаллической решетки). При этом в материале появляется избыток свободных носителей — дырок и образуется полупроводник р-тппа. Такая примесь называется акцепторной. Примесь с восстановительными свойствами, наоборот, отдает валентные электроны, создает в материале избыток последних в свободном состоянии, и образуется полупроводник п-типа. Этот вид примесей называется донорным. [c.62]

Аналогичным образом можно исследовать положение уровня химического потенциала в полупроводнике р-типа. В полупроводнике, содержащем Л а акцепторных уровней в положении —+ + т. е. на расстоянии от потолка валентной зоны, [c.160]

Во многих полупроводниковых материалах одновременно присутствуют как донорные, так и акцепторные примеси, и матернал становится полупроводником л-типа или р-типа в зависимости от того, концентрация какой из примесей выше. Если концентрации точно сбалансированы, полупроводник называют компенсированным. [c.199]

Рис. 7.5. Диаграмма энергии электронов для примесных полупроводников а — полупроводник п-типа, в котором почти все донорные примеси ионизованы б — полупроводник р-тнпа, в котором почти все акцепторные уровни заняты электронами. возбуждаемыми из валентной зоны

Акцептор — структурный дефект в кристаллической решетке полупроводника, способный присоединять к себе электроны из валентной зоны или с других примесных центров. Акцепторы, захватывая электроны из валентной зоны, увеличивают концентрацию дырок и уменьшают концентрацию свободных электронов. В полупроводнике, содержащем акцепторные примеси, электрический ток переносится преимущественно дырками (основными носителями заряда в нем являются дырки, а неосновными — электроны), обусловливая примесную дырочную проводимость. Такой полупроводник называется полупроводником р-типа. [c.117]

Известно, что характерной особенностью полупроводников является то, что введением донорных или акцепторных примесей можно придавать полупроводниковому материалу электронный или дырочный характер проводимости. Введение соответствующих примесей (акцепторных в случае полупроводников я-типа и донорных — в случае полупроводников р-типа) в поверхностный слой образца приводит к возникновению достаточно узких переходных областей, где характер проводимости вещества изменяется с электронного на дырочный или наоборот. Эти переходные области (р — я-переходы) при диффузионном отжиге перемещаются в направлении градиента концентрации диффундирующей примеси. При этом [c.298]

Донорные и акцепторные примеси. Свойства полупроводников сильно зависят от содержания примесей. Примеси бывают двух типов — донорные и акцепторные. Если, например, в кристалле кремния имеется примесь атомов мышьяка, то эти атомы замещают в узлах кристаллической решетки атомы кремния. Пятивалентный атом мышьяка вступает в ковалентные связи с четырьмя атомами кремния, а его пятый электрон оказывается незанятым в связях (рис. 155). [c.155]

В то же время, при наличии в диэлектрике примесных атомов, свободные носители заряда могут появиться за счет термической активации примесных уровней. Вследствие этого при нормальных и низких температурах проводимость в диэлектриках имеет примесный характер. Так же, как и в полупроводниках, носителями заряда здесь могут быть электроны и дырки. Если примесь имеет донорный характер, то основными носителями заряда являются электроны, а неосновными — дырки. Такой диэлектрик (по аналогии с полупроводником) называют электронным или диэлектриком п-типа. Если же примесь акцепторная, то основными носителями являются дырки. В этом случае диэлектрик называют дырочным или р-типа. [c.272]

Приведенные данные показывают, что электрические и оптические свойства аморфных полупроводников похожи на свойства кристаллических полупроводников, но не тождественны им. Это сходство, как показал специальный анализ, обусловлено тем, что энергетический спектр электронов и плотность состояний для ковалентных веществ, которым относятся полупроводники, определяются в значительной мере ближним порядком в расположении атомов, поскольку ковалентные связи короткодействующие. Поэтому кривые N (е) для кристаллических и аморфных веществ во многом схожи, хотя и не идентичны. Для обоих типов веществ обнаружены энергетические зоны валентная, запрещенная и проводимости. Близкими оказались и общие формы распределения состояний в валентных зонах и зонах проводимости. В то же время структура состояний в запрещенной зоне в некристаллических полупроводниках оказалась отличной от кристаллических. Вместо четко очерченной запрещенной зоны идеальных кристаллических полупроводников запрещенная зона аморфных полупроводников содержит обусловленные топологическим беспорядком локализованные состояния, формирующие хвосты плотности состояний выше и ниже обычных зон. Широко использующиеся модели кривых показаны на рис. 12.7 [68]. На рисунке 12.7, а показана кривая по модели (Мотта и Дэвиса, согласно которой хвосты локализованных состояний распространяются в запрещенную зону на несколько десятых эВ. Поэтому в этой модели кроме краев зон проводимости (бс) и валентной (ev) вводятся границы областей локализованных состояний (соответственно гл и ев). Помимо этого авторы модели предположили, что вблизи середины запрещенной зоны за счет дефектов в случайной сетке связей (вакансии, незанятые связи и т. п.) возникает дополнительная зона энергетических уровней. Расщепление этой зоны на донорную и акцепторную части (см. рис. 12.7, б) приводит к закреплению уровня Ферми (здесь донорная часть обусловлена лишними незанятыми связями, акцепторная — недостающими по аналогии с кристаллическими полупроводниками). Наконец, в последнее время было показано, что за счет некоторых дефектов могут существовать и отщепленные от зон локализованные состояния (см. рис. 12.7, в). Приведенный вид кривой Л (е) позволяет объяснить многие физические свойства. Так, например, в низкотемпературном пределе проводимость должна отсутствовать. При очень низких температурах проводимость может осуществляться туннелированием (с термической активацией) между состояниями на уровне Ферми, и проводимость будет описываться формулой (12.4). При более высоких температурах носители заряда будут возбуждаться в локализованные состояния в хвостах. При этом перенос заряда [c.285]

Если в кремний введен атом трехвалентного элемента Ш группы Периодической системы элементов Д. И. Менделеева (например, бора В), то все три его валентных электрона вступают в связь с четырьмя электронами соседних ато-.мов кремния. Для образования устойчивой оболочки из восьми электронов не хватает одного. Им является один из валентных электронов, отбираемый от ближайшего соседнего атома, у которого в результате образуется незаполненная связь - дырка (рис. 3.5, д). На энергетической диаграмме этот процесс соответствует переходу электрона из валентной зоны на уровень акцепторов Wa и образованию в валентной зоне дырки (рис. 3.5, е). Примесный атом превращается в неподвижный ион с единичным отрицательным зарядом, свободного электрона при этом не образуется. Примесь такого типа называется акцепторной, а полупроводники, в которые введены атомы акцепторов, - дырочными или р-типа электропроводности. Дырок в них больше, чем свободных электронов. Поэтому эти полупроводники обладают преимущественно дырочной электропроводностью. [c.51]

Полупроводник с акцепторными примесями носит название дырочного полупроводника или р-типа. [c.270]

Создать р-п-переход механическим соединением двух полупроводников с различным типом электропроводности невозможно, электронно-дырочные переходы получают путем введения в полупроводник донорной и акцепторной примесей таким образом, чтобы одна часть полупроводника обладала электронной, а другая — дырочной электропроводностью. [c.280]

Если в решетке германия находится примесь — элемент третьей группы — индий, имеющий на внешней орбите три валентных электрона, то такая примесь создает в решетке дырку (рис. 8-2, в). В данном случае атом примеси может заимствовать электрон у одного из соседних атомов германия и стать отрицательно заряженной частицей, неподвижно закрепленной в данном месте решетки полупроводника, а дырка начнет блуждать по кристаллу. При приложении электрического поля, как показано на рис. 8-2, в, электрон будет взят от левого атома германия, который при этом получит положительный заряд и, в свою очередь, захватит электрон от следуюш,его атома, т. е. дырка будет направленно передвигаться справа налево (электропроводность типа р). На самом деле в этом случае движутся только электроны 1, 2, 3, -й, но их эстафетное перескакивание с атома на атом можно формально описать как движение одной дырки, перемещающейся в направлении, обратном направлению движения электронов, т. е. в направлении поля. Примесь элемента третьей группы периодической системы будет акцепторной. [c.235]

На рис. 6.5 показано изменение положения уровня Ферми от температуры для полупроводников акцепторного типа. Объяснение этой зависимости такое же, как и для полупроводников донор-ного типа. [c.168]

В отличие от собственных полупроводников, в которых проводимость осуществляется одновременно электронами и дырками, в примесных полупроводниках проводимость обусловливается в основном носителями од1Юго знака электронами в полупроводниках донорного типа и дырками в полупроводниках акцепторного типа. Эти носители называются основными. [c.170]

Фотопроводимость. Внутренний фотоэффект, или фотопроводимость, — это явление возникновения внутри полупроводника избыточных носителей тока под действием освещения. В простейшем случае собственного полупроводника излучение возбуждает валентные электроны в зоне проводимости, где они находятся в свободном состоянии и могут участвовать в процессе переноса заряда. Вклад в прО Зодимость дают также возникаюш,ие в валентной зоне дырки. В примесном полупроводнике -типа кроме собственного фотоэффекта возможно еще возбуждение электронов из связанных состояний на донорных центрах в зону проводимости. Аналогичным образом в полупроводниках р-типа возможно возбуждение электронов из валентной зоны на акцепторные уровни, создавая тем самым подвижные дырки. Характерно, что в обоих случаях" примесной фотопроводимости в кристалле генерируются свободные носители только одного знака. Так же, как и внешний фотоэффект, фотопроводимость проявляется в однородном материале в присутствии внешнего электрического поля. [c.346]

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]

Сурьмянистый индий. Полупроводник этого типа получают сплавлением компонентов, после чего сплав подвергают зонной плавке для удаления посторонних примесей. Монокристаллы получают вытягиванием из расплава. Температура плавления = 523° С, энергия запрещенной зоны невелика, = 0,18зв. Основная акцепторная-при-месь — цинк, донорная — теллур. Энергия активации доноров порядка 10 эв. Подвижность электронов достигает огромной величины [c.195]

Рис. 6.5. Изменение положения уровня Ферми с температурой в примесных полупроводниках р-типа а — валентная зона и акцепторные уровни б — изменение положения уровня Фермн

Пусть внутренней границей раздела двух областей полупроводника с различным типом проводимости является плоскость ММ (рис. 8,11, а) слева от нее находится полупроводник р-типа, например р-германнй с концентрацией акцепторов Л/д, справа — полупроводник -типа ( -германий) с концентрацией доноров УУд. Для простоты будем считать, что /Vg = Л/д и равно, например, 10" м . На рис. 8.11, б показано изменение концентрации акцепторных и донорных атомов при перемещении вдоль оси х, перпендикулярной плоскости ММ. В точке О, лежащей в этой плоскости, скачкообразно падает до нуля, Л д скачкообразно увеличивается от нуля до N.. [c.219]

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]

В чистом германии и кремнии количество освобождающихся электронов равно количеству дырок, ио если искусственно к этим четырехвалентным элементам добавить немного атомов другого вещества, можно получить преобладание п- или р-проводимости. Пятивалентные элементы сурьма, мышьяк, фосфор — донорные примеси — они отдают свой пятый легковозбуждающийся свободный электрон в решетку германия или кремния и создают полупроводник (п-типа) с электронной проводимостью. Трехвалентные элементы индий, алюминий, бор — акцепторные примеси для обеспечения связи между атомами (ионами) — забирают один (четвертый) электрон германия или кремния, образуя электронную дырку, создают дырочный тип (р-тип) проводимости. Кроме германия и кремния, для полупроводников применяется еще ряд других элементов, а также химических, соединений, керамических комплексов и полимеров. [c.464]

Эти соединения так же, как кремний, германий, серое олово (низкотемпературная модификация а—Sn), обладают полупроводниковыми свойствами. Введением небольших количеств, донорпых и акцепторных примесей можно создавать в этих полупроводниках электронную ( -тип) или дырочную (р-тип) проводимости. [c.35]

Если в кристалл кремния ввести атомы бора, то они могут захватывать электроны из заполненной полосы. Такие переходы также требуют энергии. Атомы, захватывающие электроны из заполненной полосы кристалла, называются акцепторными примесями. Полупроюдники с такими примесями называются дырочными полупроводниками или полупроводниками р-типа. У них проводимость осуществляется дырками (см. рис. 27). [c.147]

Один из наиболее распространенных методов изготовления подобных структур (диффузионный) основан на диффузии при температуре 1000 + 1300°С акцепторной примеси в доиорный полупроводник иди донорной примеси - в акцепторный. Диффузия может происходить из газообразной, жидкой или твердой зы при этом граница областей 1фисталла с электронным или дырочным типом проводимости и будет являться областью перехода. Из-за того, что концентрация легирующей примеси при диффузии спадает вглубь образца постепенно, изготовленный этим методом переход получается плавным. Резкий переход, в котором концентрация доноров и акцепторов на границе слоев е различным типом проводимости меняется скачком, можно лучить эпитаксиальным методом, осаждая иа подложку, наприм з, пластину полупроводника п-типа, плешо акцепторного полупроводника. [c.166]

ПолупроБодиики IV группы — Si и Ge могут стать полупроводниками л-типа после введения небольших концентраций донорных примесей элементов V группы — Р или As. Они же могут стать полупроводниками р-типа в результате введения акцепторных примесей — элементов III группы — В или Ga. [c.198]

Отметим, что в нримесном полупроводнике п-типа концентрация свободных эле <троиов Ппо будет совпадать с концентрацией донорной примеси По- А-налогичио в полупроводнике р-типа мы можем предположить, что р ро совпадает с пл — суммарной концентрацией акцепторной примеси. Тогда, используя (7.3.1), получим [c.201]

Примеси, увеличивающие число свободных электронов в полупроводнике, называют донорными примесями (донор — дающий), а полупроводник, имеющий донорную примесь и обладающий электронной проводимостью, называют полупроводником л-типа (от слова negative — отрицательный). Полупроводники, в которых основными носителями тока являются дырки , называют полупроводниками р-типа (от слова positive — положительный), а примеси, создающие дырочную проводимость, называют акцепторными (акцептировать — захватывать). [c.139]

Рио. 8-1. Влияние примесей на энергетическую диаграмму полупроводникои а — собственный полупроводник б — полупроводник с донор-ной примесью, электропроводность электронная (л-ти-па) в — полупроводник с акцепторной примесью, электропроводность дырочная (р-типа) [c.232]

Примеси внедрения. Структуры типа алмаза. Тип электропроводности определяется размерами и электроотрицательностью примесных атомов, внедряющихся в междоузлия решеток полупроводников IV группы периодической системы. Эксперимент показывает, что, в противоречие с указанным выше правилом валентности, литий (I группа), внедряясь в междоузлия решетки германия, будет донором, а кислород (VI группа) — акцептором. Внедрение большого по размерам атома лития в тесные междоузлия решетки германия оказывается возможным только после его ионизации вследствие слабой связи валентного электрона, легко о грыва-ющегося от своего атома в среде с большой диэлектрической проницаемостью (б германия-16). Образовавшийся ион лития меньших размеров может уже внедряться в тесные междоузлия решетки, а освободившийся электрон обусловливает электропроводность п-типа. Внедрение в междоузлия решетки полупроводника атомов кислорода, имеющих сравнительно небольшие размеры и большую электроотрицательность, приводит к захватам электронов из атомов полупроводника, вследствие чего возникает электропроводность р-типа. Если атом Ge или Si под влиянием энергетического воздействия перебрасывается в междоузлие, то образуются два примесных уровня донорный внедренного атома и акцепторный пустого узла. [c.236]

Аналогично этому при Л а > Л д происходит компенсация до-норной примеси. Дырки в валентной зоне образуются за счет перехода электронов на оставшиеся нескомиенсированными — N, акцепторных уровня. Такой полупроводник обладает р-типом проводимости. [c.168]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...