Проводимость полупроводников

В зависимости от того, чем в основном обусловлена проводимость, электронами или дырками, проводимость полупроводника относят к п- или р-типу. [c.198]

Собственная проводимость полупроводников. Обычно к полупроводникам относят кристаллы, в которых для освобождения электрона требуется энергия не более 1,5—2 эВ. Кристаллы с большими значениями энергии связи относятся к диэлектрикам. [c.154]

В идеальном полупроводниковом кристалле электрический ток создается движением равного количества отрицательно заряженных электронов и положительно заряженных дырок. Такой тип проводимости называется собственной проводимостью полупроводника. [c.155]

Собственная проводимость полупроводников 154 Сопротивление электрическое 148 [c.364]

СОБСТВЕННАЯ ПРОВОДИМОСТЬ ПОЛУПРОВОДНИКОВ [c.242]

Внутренний фотоэффект. При облучении светом некоторых полупроводников или диэлектриков оптические электроны отдельных атомов кристаллической решетки вещества, приобретая достаточную дополнительную энергию, отрываются от атомов и превращаются в электроны проводимости. Так как проводимость полупроводников и диэлектриков обычно мала, то появление в них электронов проводимости ведет к заметному повышению их электропроводности, а следовательно, и к уменьшению их сопротивления. Это явление и называется внутренним фотоэффектом, или фотопроводимостью. [c.168]

Основное характеристическое соотношение для фотопроводимости. Пусть Ли и Д/7 — концентрации неравновесных электронов проводимости и дырок, обусловленные поглощением света в полупроводнике. Выражение для проводимости полупроводника запишем теперь в следующем виде [c.177]

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]

Рекомбинация. Электроны в зоне проводимости полупроводника находятся в возбужденном состоянии и, следовательно, имеют конечное время жизни. При встрече они аннигилируют с дырками. Однако вероятность такой рекомбинации очень мала, потому что и электроны, и дырки движутся с большими скоростями и вероятность их нахождения в одном и том же месте пространства в один и тот же момент времени ничтожна. Поэтому главный путь рекомбинации осуществляется посредством захвата электронов (или дырок) примесными атомами. Захваченный электрон (или дырка) удерживается около примесного атома до тех пор, пока не аннигилирует с пролетающей мимо дыркой (или электроном). Этот механизм значительно более эффективен, чем прямая рекомбинация. Тем не менее вероятность рекомбинации посредством захвата также не очень велика и обычно обеспечивает сравнительно большую продолжительность жизни соответствующих носителей. В германии и кремнии продолжительность жизни носителей до рекомбинации имеет порядок 10" с. [c.355]

Применение однородных полупроводников. Очень сильная зависимость проводимости полупроводников от температуры делает возможным создание с их помощью очень чувствительных термометров и устройств, с помощью которых можно контролировать силу тока в цепи. Такие прибо- [c.355]

Распределение электронов и дырок в /(- -переходе. Как было отмечено, электроны в зоне проводимости полупроводников и дырки имеют конечное время жизни. Поэтому дырки, проникающие из р-области в -область, диффундируют в ней в течение некоторого времени, а затем аннигилируют с электронами. Аналогично ведут себя избыточные электроны, попавшие из и-области в / -область. Поэтому [c.357]

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]

Электроизоляционные материалы под воздействием приложенного постоянного напряжения обнаруживают свойство электропроводности. По сравнению с проводимостью полупроводников, а тем более проводников, проводимость изоляционных материалов ниже на много порядков, тем не менее этот параметр играет важную роль. [c.17]

Рис. 3.14.Зависимость собственной электрической проводимости полупроводника от температуры

Освещение полупроводника светом не приводит к бесконечному росту концентрации неравновесных носителей заряда, так как по мере роста концентрации свободных носителей и числа свободных мест на примесных уровнях растет вероятность рекомбинации. Наступает момент, когда рекомбинация уравновесит процесс генерации свободных носителей. Избыточная (неравновесная) удельная проводимость, равная разности удельных электрических проводимостей полупроводника при освещении у и в отсутствие освещения уо, называется удельной фотопроводимостью уф [c.70]

Рассмотрим контакт металл - электронный полупроводник (рис. 3.21). Если напряженность внешнего электрического поля направлена так, как изображено на рис. 3.21, то прохождение электрического тока через контакт будет связано с переходом электронов из полупроводника в металл. Однако энергия электронов в зоне проводимости полупроводника больше, чем у электронов проводимости в металле. Поэтому электроны, переходя из полупроводника в металл, избыток энергии передадут кристаллической решетке в области контакта. В результате этого переход электронов из полупроводника в металл будет сопровождаться выделением тепла на контакте и его нагревом. [c.74]

Электрическая проводимость полупроводников, основанная на перемещении части электронов основной зоны в зону возбужденных уровней, может быть, если под действием внешних или внутренних факторов энергетический разрыв между зонами будет преодолен. К числу таких факторов относятся повышение температуры полупроводника и введение в его состав различных примесей. Проводимость химически чистых полупроводников называется собственной проводимостью, а сами полупроводники — собственными полупроводниками. Примером та- [c.281]

Электрическая проводимость полупроводников весьма чувствительна даже к небольшому количеству примесей. Например, введение в кремний всего 0,001% В увеличивает его проводимость при 20°С примерно в 1000 раз в ряде случаев примеси увеличивают проводимость в миллионы раз. Проводимость полупроводников, обусловленная наличием примесей, называется примесной проводимостью, а полупроводники — примесными полупроводниками. [c.281]

Такая особенность приводит к исключительной чувствительности проводимости полупроводников к различным примесям, включая избыток или недостаток атомов одного из элементов, образующих полупроводниковые химические соединения кислорода в окислах, углерода в карбидах, серы в сульфидах и т. д. [c.270]

Увеличение проводимости полупроводников происходит при воздействии на них лучистой энергии. Объясняется это тем, что энергия кванта света—фотона превосходит ширину запретной зоны большинства даже чистых полупроводниковых элементов. Зависимость проводимости полупроводников от освеш,енности может быть выражена формулой [c.274]

Графическое выражение этой формулы представляет собой кривую увеличения 7 с ростом освещенности, имеющую тенденцию к насыщению. Следует отметить, что степень влияния освещенности на проводимость полупроводников находится в зависимости от длины волны лучевого воздействия. Энергия фотона выражается уравнением [c.274]

Удельная электрическая проводимость полупроводника, обусловленная дырками, [c.271]

На рис. 8.4 представлена температурная зависимость полупроводника с различной концентрацией примеси. Повышение удельной проводимости полупроводника с увеличением Т в области низких температур обусловлено увеличением концентрации свободных носителей заряда за счет ионизации примеси (рис. 8.4, участки аЬ, de, kl). [c.272]

При дальнейшем повышении температуры наступает истощение примеси — полная ее ионизация. Собственная же электропроводность заметно еще не проявляется. В этих условиях концентрация свободных носителей практически от температуры не зависит и температурная зависимость удельной проводимости полупроводника [c.273]

Величиной, численно характеризующей изменение удельной проводимости полупроводников при определенном виде деформации. является тензочувствительность [c.275]

Как можно определить тип проводимости полупроводника [c.293]

Рис. 13.2. Проводимость полупроводников (1п 7) в функции абсолютной температуры Т и напряженности поля

Какова температурная зависимость проводимости полупроводников и чем она обусловлена [c.186]

Процесс проводимости полупроводников определяется движением носителей зарядов внутри молекулы и их переходами от молекулы к молекуле. [c.207]

Концентрация носителей заряда и их подвижность являются характеристическими параметрами полупроводника. Измерение удельной проводимости полупроводников позволяет определить только произведение этих двух параметров. Для их разделения можно воспользоваться эффектом Холла. Смещение носителей заряда Б поперечном направлении в полупроводнике прекратится, когда сила Лоренца уравновесится силой возникшего поперечного электрического поля сместившихся зарядов [c.238]

Температурная зависимость удельной проводимости полупроводников. Рассмотрев влияние температуры на концентрацию и подвижность носителей заряда, можно представить и характер изменения удельной проводимости при изменении температуры. В полупроводниках С атомной решеткой (а также в ионных кристаллах при повышенных температурах) подвижность меняется при изменении температуры сравнительно слабо (по степенному закону), а концентрация — очень сильно (по экспоненциальному закону). Поэтому температурная зависимость удельной проводимости подобна [c.242]

Рис. 8-6. Кривые зависимости удельной проводимости полупроводников от температуры при различных концентрациях примеси (/Уд1 < Л д2 < Л/дз)

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]

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]

Равновесная проводимость полупроводника. В отсутст-ствие освещения проводимость полупроводника описывается выражением [c.174]

Малая энергия ионизации означает, что уже при температуре значительно ниже комнатной пятивалентные атомьЕ примеси ионизуются и отдают свой электрон в зону проводимости, а при комнатной температуре практически все атомы пятивалентной примеси оказываются полностью ионизованными. Подавляющее число электронов в зоне проводимости при комнатной температуре образуется за счет пятого электрона примесных атомов. Число же электронов в зоне проводимости в результате переходов из валентной зоны, обусловливающих естественную проводимость полупроводника, очень мало по сравнению с числом электронов от примесных атомов. Поэтому примесная электронная проводимость оказывается доминирующей по сравнению с естественной, а дырочная проводимость пренебрежимо мала. Пятива- [c.351]

Рис. 8.6. Зависимость проводимости полупроводника от напряженнбсти внешнего электрического поля

Собственная проводимость. Полупроводник, не содержащий примесей, в нормальных условиях обладает так. называемой собственной проводимостью. Например, в германии — элементе IV группы — между атомаг.ш в кристаллической решетке существуют парноэлектронные (ковалентные) связи под влиянием теплового движения появляются свободные электроны и часть ковалентных связей нарушается. Одновременно со свободными электронами появляются и положительные носители, так называемые дырки. Понятие дырки означает вакантное место — недостаток электрона в атоме и нарушение одной из связей. Вакантное место может запять валентный электрон соседнего атома тогда нарушенная связь восстанавливается, по зато исчезнет связь в другом месте, откуда был переброшен электрон там появится дырка. Хотя этот процесс представляет собой переход электрона, он вместе с тем сопровождается как бы перемещением дырки в противоположном направлении. [c.171]

Органические полупроводники охватывают широкий круг химических соединений, в которых проводимость осуществляется электронами или дырками, а не ионами. Все они отличаются пренебройимо малой ионной проводимостью. Удельная проводимость этих соединений составляет 10 -7- 10 IjoM - M, т. е, находится по преимуществу в интервале значений проводимости полупроводников проводимость сростом температуры увеличивается. У некоторых веществ проявляются эффект Холла (полифталоцианин меди) и фотоэффект, т. е. явления, присущие полупроводнику. [c.206]

Доноры и акцепторы. Рассмотрим роль тех примесей, атомы iOTopbix создают дискретные энергетические уровни в пределах запрещенной зоны полупроводника. При небольшой концентрации примесей их атомы расположены в решетке полупроводника на таких больших расстояниях друг от друга, что они не взаимодействуют, а потому энергетические уровни их почти такие же, как в отдельном (свободном атоме. Вероятность непосредственного перехода электронов с одного примесного атома на другой ничтожно мала. Однако примеси могут либо поставлять электроны в зону проводимости полупроводника, либо принимать их с уровней его валентной зоны. [c.233]

Температурная аасисимость удельной проводимости полупроводника есть результат изменения концентрации и подвижности носителей заряда (рис. 8-6). В области низких температур полупроводник характеризуется примесной электропроводностью, а в области высоких температур — собственной электропроводностью. В области примесной электропроводности приведены три кривые для различных значений концентрации примесей, вплоть до вырождения полупроводника, когда зависимость его удельной проводимости в некотором интервале температур стано-аится подобной зависимости удельной проводимости металлов. [c.243]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...