Полупроводники подвижность носителей тока

Подвижность носителей. Ток в полупроводниках определяется как дви- [c.354]

Ш. б. обладает выпрямляющими свойствами. Ток через Ш. б. при наложении внеш. электрич. поля создаётся почти целиком осн. носителями заряда. Величина тока определяется скоростью прихода носителей из объёма к поверхности, в случае полупроводника с высокой подвижностью носителей — током термоэлектронной эмиссии. [c.467]

При вычислении подвижности носителей тока в примесном полупроводнике необходимо учитывать не только рассеяние, вызываемое колебаниями решетки, но и рассеяние на самих атомах примесей. Рассеяние на примесях в большинстве полупроводников (при достаточно малой концентрации носителей, когда они подчиняются статистике Максвелла — Больцмана, т. е. имеет место так называемый невырожденный случай) изменяется с изменением температуры. Если учитывать только рассеяние на ионизированных атомах примесей, то можно показать, что [c.162]

Но /э > /д, так как подвижность электрона больше подвижности дырки. Подвижность носителя тока есть отношение скорости перемещения электрона или скорости перемещения дырки Од, к напряженности электрического поля Е в полупроводнике. Тогда подвижность электрона Лэ == Vэ/E подвижность дырки р,д = vJE. Таким образом, подвижность показывает, какой путь проходит за одну секунду электрон или дырка при Е = 1В/см. Учитывая изложенное, можно написать выражения для электронного и дырочного токов [c.89]

Подвижность носителей тока есть отношение скорости направленного движения электрона или дырки к величине напряженности электрического поля в полупроводнике, равной 1 в см, т. е. [c.243]

В твёрдых телах акустич. Р. может иметь различную природу. Напр., Р, имеет место при взаимодействии УЗ с электронами проводимости в полупроводниках. В этом случае сОр растёт с ростом проводимости кристалла и уменьшается с ростом теми-ры и подвижности носителей тока, а величина дисперсии определяется коэфф. электромеханич. связи. Релаксационные процессы имеют место также в полимерах, резинах и различных вязкоупругих средах. В этих веществах наблюдается значительная дисперсия звука, вызванная релаксацией механизма высокой эластичности. [c.306]

Большая подвижность может быть обусловлена малой эффективной массой носителя заряда т и большим временем свободного пробега или, точнее, временем релаксации Tq. В полупроводниках элективная масса носителей заряда может быть как больше, так и меньше массы свободного электрона. Время релаксации, характеризующее спадание тока после снятия поля, обусловливается процессами рассеяния движущихся в полупроводниках электронов. Чем больше частота столкновений и чем они интенсивнее, тем меньше время релаксации, а следовательно, и подвижность. При комнатной температуре средняя скорость теплового движения свободных электронов в невырожденном полупроводнике и в диэлектрике (если они в нем имеются) около 10 м/с. При этом эквивалентная длина волны электрона будет около 7 нм, тогда как в металлах она составляет примерно 0,5 нм. Таким образом, вследствие большей длины волны электрона в полупроводнике и в диэлектрике по сравнению с металлом, неоднородности порядка размеров атома мало влияют на рассеяние электронов. У некоторых чистых полупроводников подвижность может быть очень большой, 10 м /(В-с) и выше, у других она меньше 10" mV(B- ). Вычисляемая по последнему значению длина свободного пробега составляет лишь долю межатомных расстояний в решетках. Физический смысл требует, чтобы длина свобод- [c.240]

При выводе формулы (9.28) мы учитывали лишь скорость направленного движения электронов (дрейфовую скорость). Это естественно, так как хаотическое тепловое движение носителей-заряда не мол<ет привести к их направленному перемещению в магнитном поле. Кроме того, мы молчаливо допускали, что все носители в проводнике обладают одной и той же дрейфовой скоростью. Такое допущение может быть оправдано для металлов и вырожденных полупроводников, в которых ток переносится электронами, практически обладающими одной и той же энергией (фермиев-ской), и совершенно не применимо к невырожденным полупроводникам, в которых носители, имеющие различную энергию, могут обладать и различной скоростью дрейфа из-за зависимости их подвижности от скорости теплового движения (точнее, от времени свободного пробега). Например, при рассеянии на заряженных примесях дрейфовая скорость высокоэнергетических носителей (носителей, обладающих высокими скоростями теплового движения) будет больше, чем низкоэнергетических при рассеянии же на тепловых колебаниях решетки, наоборот, дрейфовая скорость высокоэнергетических электронов будет ниже, чем низкоэнергетических. Более строгая теория, учитывающая это обстоятельство, приводит к следующему выражению для постоянной Холла [c.267]

П.-э. может наблюдаться только в проводящих средах, где подвижные носители заряда (электроны и ионы в газоразрядной плазме, электроны и дырки — в полупроводниках) присутствуют в приблизительно одинаковом кол-ве. Если же и.меется только один тип носителей тока, то электрич. поле пространственного заряда эффективно препятствует сжатию тока к оси. Прохождение больших токов (10 — 10 А) через газ сопровождается ионизацией и нагревом вещества и переходом его в состояние плазмы. Нагрев плазмы происходит при токовом тепловыделении на омич, сопротивлении плазменного канала (джоулев нагрев) и при адиабатич. сжатии пинча как целого (образуется высокотемпературная плазма). [c.587]

Для полупроводников носителями зарядов являются электроны проводимости (электронная проводимость -типа) и дырки (дырочная проводимость -типа). Электронами проводимости являются электроны, способные перемещаться по кристаллу. Дырка — электронная вакансия в кристалле полупроводника, обладающая подвижностью. Дырки — положительно заряженный носитель тока в полупроводнике. [c.91]

Как указывалось выше, электропроводность полупроводников при повышении температуры возрастает. Рост электропроводности полупроводников практически обусловлен возрастанием вместе с температурой концентрации носителей тока, так как подвижность зарядов может или слабо [c.288]

Под действием приложенного напряжения электроны и дырки при перемещении в полупроводнике встречают различного рода препятствия. При этом они теряют часть энергии и отклоняются от своего пути, т, е. происходит рассеяние носителей тока. Оно вызвано главным образом различными загрязняющими примесями. Чем чище полупроводник, тем меньше рассеяние носителей тока и тем выше подвижность электронов и дырок. [c.91]

Чем чище полупроводниковый материал, тем больше подвижность электронов и дырок и тем выше проводимость полупроводников. В тщательно очищенных (чистых) полупроводниках собственная проводимость все же относительно невелика вследствие незначительного количества свободных носителей тока — электронов и дырок. В технических полупроводниковых материалах повышение проводимости достигают введением в тщательно очищенные полупроводники (германий, кремний и др.) легирующих примесей. [c.306]

Чем чище полупроводниковый материал, тем больше подвижность электронов и дырок и тем выше проводимость полупроводников. В тщательно очищенных (чистых) полупроводниках имеет место собственная электропроводность. При этом концентрации носителей тока равны друг другу, т. е. Л = Л р=Л, и выражение (1) принимает вид [c.243]

Когда проводимость обусловлена как отрицательными (электронами), так н положительными (дырками) носителями тока, что имеет место в собственных полупроводниках или близких к ним веществах, плотность носителей нельзя определить непосредственно, если не известно отношение подвижностей носителей. [c.314]

Как впервые было обнаружено Бедекером >) в 1909 г., полупроводники имеют измеримый Холл-эффект, причём подвижность носителей оказывается того же порядка величины, что и подвижность электронов в металлах. В настоящее время наличие измеримого Холл-эффекта рассматривается как доказательство того, что данное вещество является полупроводником. Число полупроводников с кажущимся положительным знаком заряда носителей тока примерно такое же, как и с отрицательным знаком. Эта аномалия, так же как и в случае металлов, объясняется современной теорией твёрдых тел. [c.82]

Таким образом, у полупроводника в противоположность металлу проводимость не может служить мерой частоты столкновений. Часто бывает полезно выделить в выражении для проводимости сомножитель, температурная зависимость которого отражает только изменение частоты столкновений. Для этого определяют подвижность [х носителя тока, равную отношению дрейфовой скорости, которой он достигает в поле Е, к напряженности поля = [х . Если п — концентрация носителей, а q—их заряд, то плотность тока равна ] = = nqv , и, следовательно, проводимость связана с подвижностью соотношением а = nq i. Понятие подвижности не имеет большого самостоятельного значения при описании металлов, поскольку подвижность в них просто пропорциональна проводимости, причем коэффициент пропорциональности не зависит от температуры. Однако оно играет важную роль при описании полупроводников (или любых других проводников, где концентрация носителей может меняться, например электролитов), позволяя разделить два различных источника температурной зависимости проводимости. Польза понятия подвижности выявится, когда мы станем рассматривать в гл. 29 свойства неоднородных полупроводников. [c.185]

Электропроводность зависит как от концентрации, так и от подвижности носителей. Для металлов на основе простых представлений о валентности нетрудно определить концентрацию носителей, а следовательно, и определить их подвижность. Установить концентрацию носителей в полупроводниках несколько труднее. Можно провести полный химический анализ и определить концентрацию донорных и акцепторных примесей. Однако проще и удобнее ее находить из измерений эффекта Холла. Если приложить магнитное поле в направлении, перпендикулярном направлению тока в полупроводниках, то в третьем направлении, перпендикулярном двум первым, возникает электродвижущая сила, пропорциональная силе тока и напряженности магнитного поля. Константа пропорциональности, как нетрудно показать (см. задачу 4.3), прямо определяет концентрацию носителей и их знак. Зная величину удельной электропроводности, легко вычислить подвижность носителей. [c.75]

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]

А. э, применяется для измерения интенсивности УЗ-излучения, частотных характеристик УЗ-нреобра-зователей, а также для исследования электрич. свойств полупроводников измерения подвижности носителей тока, контроля неоднородности электронных параметров, примесных состояний и др. [c.52]

Измерение напряженности магнитного поля с использованием эффекта Холла [32]. В качестве материалов для датчиков Холла используются полупроводники, обладающие большой подвижностью носителей тока (Те. В1, Не, HgTe, 1пАз, 1п8Ь). [c.307]

Описанные выще процессы относятся к полупроводнику с так называемой собственной проводимостью. Проводимость идеально чистых образцов германия и кремния должна быть собственной проводимостью. Для таких материалов при подсчете подвижностей носителей тока должно учитываться только рассеивание на тепловых колебаниях рещетки. Найдено, что и пропорциональны Г / . Поэтому удельное сопротивление должно описываться выражением р = где А — постоянная. [c.161]

Общим свойством для полупроводников является то, что они обладают электронной и дырочной проводимостью. Под действием Ериложенного к полупроводнику напряжения свободные электроны перемещаются в одном направлении, а образовавшиеся в результате освобождения электронов дырки (в атомах) движутся в противоположном направлении. Дырка рассматривается как положительно заряженная частица, заряд которой равен заряду электрона. Движения электронов и дырок, а следовательно и величина тока в полупроводниках, определяются значениями их подвижностей (ч). Подвижность носителей тока есть отношение скорости движения электрона или дырки к величине напряженности электрического поля в полупроводнике, т. е. [c.306]

В однородных иолуцроводниках В.-а. х. отклоняется от линейной из-за зависимости подвижности носителей заряда и их концентрации от электрич. поля. На Б.-а. X. может возникнуть падающий участок с отрицательным дифференциальным сопротивление.ч (В.-а. X. jV-образного и 5-образного типов, с.м. Ганна диод. Шнурование тока). В неоднородных полупроводниках, налр. р— -переходах, В,-а, X.несимметрична, что используется для выпрямления перемен, тока. [c.336]

Г. э. наблюдается гл. обр. в т. н. многодолинкых полупроводниках, зона проводимости к-рых состоит из одной пиж. долины и одной или неск. верх, долин. Подвижность электронов в верх, долинах значительно меиыие, чем в шпк. долине. В сильных электрич. полях происходит ра.зогрев электронов (см. Горячие электроны) и часть электронов переходит из ниж. / долины в верхние, вследствие чего ср. подвижность носителей заряда и электропроводность падают. Это приводит к падению плотности тока с ростом Е в полях, превышающих нек-ров критич. поле itp. [c.415]

ГОРЯЧИЕ ЭЛЕКТРОНЫ (горячие дырки) — подвижные носители заряда в полупроводнике или металле, энергетич. распределение к.рых смещено относительно равновесного при данной темп-ре Т в сторону больших энергий (рис. 1). Носители заряда становятся горячими , напр.. При протекании электрич. тока под действием достаточно сильного пост, или перем. электрич. поля при этом поле ускоряет большее число носителей, чем тормозит, в результате чего всей электронной системе в целом сообщается дополнит, энергия. Рост энергии электронов ограничен передачей энергии Г. э. фа нонам при рассеянии электронов па них (см. Рассеяние носителей заряда). При каждом значении анергии ё уменьшение в единицу времени числа п (6") электронов с энергиями, меньшими S, под действием ускоряющего электрич. поля компенсируется (в стационарных условиях) таким же увеличепием п ё) под [c.519]

Инжекция неосновных носителей происходит при подаче прямого смещення на р — п-переход, гетеропереход или контакт металл — полупроводник вследствие уменьшения разности потенциалов на контакте. Инжектированные неосновные носители проникают в полупроводник на глубину, определяемую рекомбинацией она по порядку величины совпадает с диффузионной длиной в слабых внеш. нолях и с дрейфовой длиной (см. Дрейф носителей заряда) в сильных полях. Инжекция неосновных носителей лежит в основе действия полупроводникового диода, транзистора и др, полупроводниковых приборов. Изучение стационарных и переходных процессов И. н. з. позволяет исследовать подвижности носителей, а также определить концентрации, энергетич. положения и сечения захвата примесных центров в высокоомных полупроводниках и диэлектриках. Прохождение инжекционных токов является одним из механизмов переноса заряда в тонких диэлектрич. плёнках. [c.148]

ТЕРМОПОЛЯРИЗАЦИОННЫЙ ЭФФЕКТ — поляризация диэлектрика (высокоомного полупроводника) при его нагреве в пост, электрич. поле. Т. э. проявляется в виде изменения тока во внеш. цепи нагреваемого диэлектрика. Ток обусловлен перераспределением подвижных носителей заряда (электронов и ионов) и (или) ориентацией полярных молекул. В основе Т. э. лежит активационная зависимость времени релаксации т поляризации от темп-ры Г [c.96]

Здесь 8 — диэлектричесжая проницаемость т — время жизни носителей заряда а — параметр данного кристалла Ип и Up—подвижности электронов н дырок. По величине Uk можно определить концентрацию уровней рекомбинации. Интересно отметить, что в случае двойной ннжвкцин зависимость тока от расстоя-яня между электродами становится еще более сильной, чем при монополярной Очевидна необходимость изготовления весьма тонких образцов диэлектриков и полупроводников и соответственно совершенствования тонкопленочной технологии. Биполярная инжекция может приводить и ко многим других вариантам вольт-амперных характеристик, отличающимся от приведенной на рис. 2.3,6. На особенности зависимости j(U) влияют глубина залегания уровней прилипания электронов и дырок, подвижность носителей заряда, а также эффективность их рекомбинации. Очень большое значение имеют также качество и характер инжектирующих контактов. [c.51]

Важнейшие полупроводники — германий и кремний нашли широкое применение во многих областях техники, особенно з радиоэлектронике, электротехнике и т. п. Эти элементы благодаря высокой подвижности в них носителей тока, обусловленной характером и пространственным расположением электронных связей в них, оказались пригодными для изготовления ряда новых полупроводниковых приборов, таких, как германиевые и кремниевые выпрямители и кристаллические усилители (транзисторы), фотоприемники и пр. Весьма перспективно использование кремния в новых источниках тока— солнечных батареях, преобразующих энергию солнечного света непосредственно в электрическую энергию с к. п. д., превышающим 10%. [c.178]

Входящие в это выражение концентрация носителей тока п см ] и их подвижность v [см 1сек-в являются характеристиками полупроводника. Путем измерения электропроводности полупроводников можно определить только произведение этих двух величин. Для их разделения можно воспользоваться эффектом Холла. Смещение носителей тока в поперечном направлении в полупроводнике прекратится, когда лоренцова сила уравновесится силой возникшего поперечного электрического поля сместившихся зарядов [c.288]

Гексагональный С. — полупроводник. Уд. сопротивление 10 —10 ом-см (18°) сильно меняется при легировании примесями. Ширипа занрещенЕЮЙ зоны собств. проводимости, вычисленная но границе ноглощения X = 6120 А, 2,05 эв. Обладает дырочной проводимостью, обусловленной наличием кислорода, к-рый создает глубоколежащие акцепторные уровни. После удаления кислорода уд. сопротивление возрастает до 101 ом см. Удаление кислорода или компенсация его нек-рыми примесями приводят к электронной проводимости. Уд. сопротивление зависит от величины приложенного поля и давления. Для С. характерно изменение проводимости при освещении опа также сильно зависит от частоты ш ре-менного тока, что указывает на существование внутр. барьеров. Подвижность носителей зарядов в зависимости от содержания примесей и термич. обработки от 0,003 до 20 см в-сеп и растет с темп-рой. -Эффективная масса дырок 2,5 toq. Монокристаллы С. получаются из пара и расплава. Их электропроводность [c.510]

При особо точных измерениях коэффициентов диффузии следует иметь в виду следующее обстоятельство. При определении границы р — я-перехода с помощью термозонда полученное значение х, как правило, несколько отличается от действительного значения, при котором концентрация носителей тока, обусловленных диффузией примесных атомов, в точности равна концентрации исходных носителей тока в образце. Такое различие обусловлено тем, что при наличии носителей двух знаков (что имеет место в переходной области) коэффициент термо-э.д.с. а в полупроводниках зависит не только от концентрации, но также от подвижностей и эффективных масс носителей тока [6,41]. Поскольку различие в эффективных массах мало сказывается на а (из-за логарифмической зависимости), то равенство нулю коэффициента термо-э.д.с. определяется условием я/1 = pfip, где я и р, и /Хр — концентрации и подвижности электронов и дырок соответственно. Поэтому для точного определения D величину d в уравнениях (8.19) и (8.21) следует умножить на отнощение подвижности вводимых носителей тока к подвижности основных носителей тока. [c.300]

ВЙРОЖДЕННЫЙ ПОЛУПРОВОДНИК, полупроводник с большой концентрацией подвижных носителей заряда (эл-нов проводимости и дырок). Носители заряда в В. п. подчиняются Ферми — Дирака статистике, уровень Ферми лежит в зоне проводимости или в валентной зоне. В обычном (невырожденном) ПП, где концентрации носителей невелики и они подчиняются Больцмана статистике, уровень Ферми расположен в запрещённой зоне. В условиях сильной инжекции носителей возможно одновременное вырождение и эл-нов и дырок. Уровень Ферми при этом расщепляется на два квазиуровня, один из к-рых может лежать в зоне проводимости, другой в валентной зоне. Э. М. Эпштейн. ВЫСОКИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ, 1) темп-ры Т, превышающие комнатную темп-ру ( 300 К). Нагрев металлич. проводников электрич. током позволяет достигнуть неск. тыс. кельвинов (К), нагрев в пламени — примерно 5000 К, электричк разряды в газах — от десятков тыс. до миллионов К, нагрев лазерным лучом — до неск. млн. К, темп-ра в зоне термояд, реакп ций может составлять 10 —10 К. В момент образования нейтронных звёзд темп-ра в их недрах может достигать —10 К, а на нач. стадиях развития Вселенной в-во могло иметь ещё большую темп-ру. [c.98]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...