Примеси и проводимость

Определить коэффициент диффузии примеси и проводимость вещества. Применить результат для грубой оценки величины е" (при частоте 1 Мгц) германия, обладающего собственной проводимостью. [c.48]

Температурная зависимость удельного сопротивления полупроводника, в который добавлено небольшое количество примеси, показана на рис. 5.7 [12]. На практике в полупроводнике всегда присутствуют как донорные, так и акцепторные примеси, и разработчик полупроводниковых термометров сопротивления может лишь выбирать соотношение между теми и другими. Для описания процессов проводимости рассмотрим германий, содержащий донорные атомы мышьяка в концентрации N(1 и какие-либо акцепторные атомы в концентрации Л а-На рис. 5.7 можно выделить четыре температурных диапазона, в каждом из которых преобладает какой-либо один механизм проводимости". В высокотемпературном диапазоне [I] проводимость обусловлена главным образом электронами, термически возбужденными из валентной зоны в зону проводимости согласно уравнению (5.8), поскольку все примесные атомы давно уже ионизованы. Это область собственной проводимости для германия она начинается чуть выше 400 К. Этот диапазон не представляет особого интереса для германиевых термометров сопротивления. [c.198]

Рассмотрим полупроводник, не содержащий примесей и дефектов. Не будем также учитывать влияние поверхностных состояний. При T—QK электропроводность такого полупроводника равна нулю, поскольку в нем нет свободных носителей заряда. Действительно, валентная зона полностью заполнена электронами и не дает никакого вклада в проводимость, а зона проводимости пуста. При Т>ОК возникает вероятность заброса электронов из валентной зоны в зону проводимости (рис. 7.15). В валентной зоне при этом образуются дырки. Ясно, что концентрация электронов п равна концентрации дырок р [c.242]

Сравнительно высока энергия электростатического взаимодействия для металлов с о. ц. к. решеткой, равная примерно коттреллов-ской. Электростатическое взаимодействие между ионами примеси и дислокацией возникает потому, что около ядра дислокация существует электрический дипольный заряд, который в металлах экранирован электронами проводимости и сохраняется только на малых расстояниях около ядра дислокаций. [c.222]

На рис. 3.11 приведена температурная зависимость концентрации электронов в зоне проводимости для полупроводника п-типа. На кривой имеются три характерных участка аб - для примесной электропроводности, бв - для области истощения примеси и вг - для собственной электропроводности. [c.58]

Температура, при которой наблюдается излом зависимости hgy (1/Т), сильно зависит о т степени чистоты и совершенства кристалла. При увеличении содержания примесей и дефектов примесная удельная проводимость растет и оказывается существенной при более высоких температурах. [c.99]

Введение в полупроводник примесных атомов приводит к нарушению в нем стехиометрического состава и периодичности кристаллической решетки. Примеси вносят в структуру полупроводника дополнительные квантовые уровни, отличающиеся от зонной структуры уровней основного кристалла. В полупроводниках примеси в зависимости от их природы и природы полупроводников могут образовывать п- или р-проводимости. Примеси, образующие и-проводимость, должны иметь большую валентность, чем валентность, основного полупроводника примеси, создающие р-проводимость, должны иметь валентность меньшую по сравнению с валентностью основного полупроводника. Например, для четырехвалентного германия пятивалентные примеси As, Р, Sb и др. создают электронную проводимость, поскольку четыре атома примеси, занимая в кристаллической решетке германия определенные узлы, образуют ковалентные связи с соседними атомами германия, а избыточный (пятый) электрон внешней орбиты мышьяка остается свободным. Такие свободные электроны создают электронную проводимость. Примеси, освобождающие электроны, называются донорами, а соответствующие им энергетические уровни — донорными [c.282]

В зависимости от природы полупроводников и примесей и концентрации последних изменение проводимости в зависимости от температуры может несколько отличаться от приведенной схемы. Изменение сопротивления полупроводников в зависимости от температуры используется в термисторах для измерения температуры. [c.284]

При низких температурах объемная проводимость твердых диэлектриков может целиком определяться примесями и дефектами структуры. При повышенных температурах. ток утечки может определяться переносом ионов основного вещества диэлектрика. Для облегчения понимания особенностей ионной электропроводности твердых диэлектриков рассмотрим явления, наблюдающиеся при прохождении постоянного тока через кристалл каменной соли, который взят как самый простой и наглядный пример. Ионный характер электропроводности в данном случае предопределяется соотношениями энергий активации ионов и электронов потенциал активации ионов натрия равен 0,85 В, ионов хлора 2,55 В, а электронов 6 Б (при комнатных температурах). Заметная электронная электропроводность в каменной соли может быть обусловлена наличием некоторых примесей и действием ионизирующих излучений, приводящих к отрыву электронов от ионов. В обычных условиях при комнатной температуре подвижность наиболее слабо закрепленных в решетке ионов натрия еще настолько мала, что срыва их электрическим полем из узлов решетки при нормальной ее структуре не происходит. Наблюдающаяся при этом очень малая проводимость носит примесный характер. [c.50]

Электропроводность жидких диэлектриков. В неполярных жидких диэлектриках диссоциация молекул на ионы незначительна, поэтому число носителей заряда в единице объема невелико и проводимость мала. Источником ионов в неполярной жидкости могут быть примеси — влага, различные полярные жидкости, частицы твердых веществ, молекулы которых диссоциируют на ионы. В таких случаях проводимость жидкости называют примесной. Молекулы полярных жидкостей диссоциируют на ионы в большей степени, поэтому их проводимость большая. Если в полярной жидкости содержится даже небольшое количество полярной примеси, то ее молекулы практически все диссоциируют, возрастает и количество диссоциировавших молекул жидкости и проводимость сильно увеличивается. [c.140]

Значения tg S зависят от химического строения, структуры полимера. Низкомолекулярные примеси и, в частности влага, включения пузырей воздуха, пыль, частицы низко- и высокомолекулярных веществ могут привести к появлению дополнительных максимумов в температурной зависимости tg б. Значения tg б для неполярных полимеров лежат в пределах от IQ- до 10 . Вблизи и выше Те возможен рост tg б при повышении температуры, что обусловлено повышением ионной проводимости полимера. Значения tg б полярных полимеров в сильной степени зависят от частоты и температуры, что ограничивает их применение при высоких частотах. [c.204]

Если теперь в полупроводник IV группы таблицы Менделеева ввести элемент III группы, например алюминий, то все три валентных электрона примесного атома будут участвовать в образовании ковалентных связей, одна из четырех связей с ближайшими атомами основного вещества окажется незавершенной (рис. 8.1, в). В незаполненную связь около атома алюминия за счет тепловой энергии может перейти электрон от соседнего атома основного вещества. При этом образуются отрицательный ион алюминия и свободная дырка, перемещающаяся по связям основного вещества и, следовательно, принимающая участие в проводимости кристалла. Примесь, захватывающая электроны, называется акцепторной. Для образования свободной дырки за счет перехода электрона от атома основного вещества к атому примеси требуется значительно меньше энергии, чем для разрыва ковалентных связей кремния. В силу этого количества дырок может быть значительно больше количества свободных электронов и проводимость кристалла будет дырочная. [c.270]

Рис. 5.10. Кристаллическая решетка кремния при абсолютном нуле температуры (а), с разрывом одной ковалентной связи с примесью, обеспечивающей проводимость п-типа (б), и с примесью, обеспечивающей проводимость р-типа (г)

Для более высоких концентраций примесей расстояния между узлами уменьшаются и проводимость примесь — зона может рассматриваться как проводимость металла. [c.452]

Важнейшими показателями качества воды при использовании ее в теплоэнергетике являются 1) концентрация грубодисперсных веществ 2) концентрация истинно растворенных примесей (ионный состав) 3) концентрация коррозионно-активных газов 4) концентрация ионов водорода (подробнее о свойствах и характеристиках водных систем см. книгу 1, разд. 7) 5) общие технологические показатели, к которым относятся жесткость, щелочность, кремнесодержание, окисляемость, соле-содержание, удельная электрическая проводимость 6) специфические технологические показатели, связанные с содержанием в воде нефтепродуктов, продуктов коррозии, химических добавок, корректирующих водные режимы, радиоактивных примесей и т.п. [c.552]

Свойства веществ определяются видом и числом дефектов, например при увеличении числа объемных дислокаций растет число мест скопления примесей и снижается пластичность материала дислокационные линии обладают повышенной диффузионной проводимостью и др. [c.36]

В зависимости от влияния примесей на проводимость различают собственные и примесные полупроводники. [c.334]

Электросопротивление объясняется рассеянием электронов тепловыми колебаниями решетки (на классическом языке — столкновениями электронов с ионами ). Поскольку амплитуда тепловых колебаний атомов растет с температурой, то растет и вероятность рассеяния, а следовательно, и электросопротивление-(приблизительно пропорционально температуре). Аналогичным образом влияют примеси и дефекты структуры. Эффект от примесей больше, чем от рассеяния на тепловых колебаниях, поэтому проводимость сплавов зависит от температуры меньше, чем у чистых металлов. Так, электропроводность твердого раствора Fe — Сг — Ni (нихром), существенно меньше, чем каждого компонента сплава в отдельности, а при повышении температуры от комнатной до 1000° С меняется всего на 90%. Соответственно процесс упорядочения в твёрдых растворах сопровождается заметным увеличением проводимости. [c.30]

ЭПР применен для изучения электрически активных химических примесей и исследования дефектов, образующихся при облучении кремниевых полупроводников с проводимостью л-типа электронами с энергией 1,5 МэВ. Показано, что при получении кремния методом вертикальной зонной плавки основные уровни, образующиеся при облучении, расположены гораздо глубже в запрещенной зоне и собственная проводимость проявляется при значительно меньших дозах, чем в кремнии, выращенном в кварцевых тиглях. [c.182]

Практическое применение имеют химически чистые металлы Си, А1, Fe. Они обладают высокой электрической проводимостью при минимальном содержании примесей и дефектов кристаллической решетки. В связи с этим такие металлы используют в технически чистом виде и, для достижения максимальной электрической проводимости, в отожженном состоянии. [c.575]

Помимо концентрации примесных носителей электрического тока большое влияние на проводимость оказывает их подвижность. Для германия подвижность электронов и дырок при 20 °С соответственно равна 0,38 и 0,18м /(В с). Дефекты кристаллической решетки, примеси и тепловые колебания атомов вызывают рассеяние носителей, снижая [c.588]

Важной характеристикой полупроводников является также время жизни примесных носителей электрического тока. Б полупроводнике одновременно с процессом возникновения свободных электронов и дырок идет обратный процесс рекомбинации электроны из зоны проводимости вновь возвращаются в валентную зону, ликвидируя дырки. В результате концентрация носителей уменьшается. При данной температуре между этими двумя процессами устанавливается равновесие. Среднее время, в течение которого носитель существует до своей рекомбинации, называют временем жизни. Расстояние, которое успеет пройти за это время носитель, называют диффузионной длиной. Некоторые примеси и дефекты уменьшают время жизни носителей электрического тока и тем самым ухудшают работу прибора. Для хорошей работы полупроводникового прибора время жизни носителей должно быть не меньше, чем 10 с. [c.588]

Произведение tg называют коэффициентом диэлектрических потерь. В зависимости от значения tg 6 диэлектрики подразделяют на низкочастотные (tg = 0,1...0,001) и высокочастотные (tg < 0,001). К основным источникам потерь диэлектрика относятся его поляризация и электрическая проводимость, ионизация газов в имеющихся порах и неоднородность структуры из-за примесей и включений. [c.602]

Примером квазичастиц другой группы служат электроны проводимости и дырки в полупроводниковых кристаллах (см. 6.2). Каждая такая квазичастица происходит (в одиночестве или в паре с другой квазичастицей) от реального электрона. Здесь налицо соответствие между квазичастицей и ее прообразом — реальной частицей. Однако и в этом случае движение квазичастиц имеет коллективный характер, хотя и не столь очевидный, как в случае фононов. Он проявляется в размазанности по пространству волновых функций электрона проводимости и дырки, в невозможности локализации их вблизи какого-либо узла решетки, т. е. в факте обобществления этих квазичастиц всем атомным коллективом, образующим кристалл. Заметим в этой связи, что если рассматривать действительно идеальный кристалл без каких-либо дефектов или примесей и, кроме того, исключить взаимодействие электронов с фононами, то в этом случае электроны проводимости и дырки будут распространяться по кристаллу беспрепятственно, совершенно не замечая атомов, сидящих в узлах кристаллической решетки. [c.147]

Криопроводники. К их числу относятся материалы, которые при глубоком охлаждении (ниже —173 °С) приобретают высокую электрическую проводимость, но не переходят в сверхпроводящее состояние. Это объясняется тем, что при низкой температуре удельное сопротивление проводника обусловлено, как правило, наличием примесей и физическими дефектами решетки. Поскольку составляющая удельного сопротивления, обусловленная рассеиванием энергии за счет тепловых колебаний решетки, пренебрежимо мала, для криопроводников необходимо применять хорошо отожженный металл высокой чистоты, который обладает минимальным удельным сопротивлением в рабочем диапазоне температур от —240 [c.125]

Удельное электросопротивление германия весьма высокой чистоты достигает 0,6 ом Незначительные количества примесей влияют на тип проводимости германия и понижают его электросопротивление. К примесям, создающим электронную проводимость германия, относятся, например, мышьяк, сурьма, фосфор (донорные прпмеси). Примеси бора, алюминия, галлия, индия (акцепторные примеси) обусловливают проводимость дырочного типа. Термическая обработка также сильно влияет на электрические свойства германия, в частности на тип проводимости (фиг. 86). [c.527]

Введение примесей ие сопровож,яается таким эффектом, как в кристаллах, Атомы примесей в стекле попадают преимущественно в междоузлия ввиду отсутствия Строгого порадка и наличия расширенных междоузлий благодаря этому происходит смещение локальных уровней — донориых в сторону валентной зоны, а акцепторных — по направлению к зоне проводимости поэтому значение уровней и их влияние на проводимость сильно падает. -Кроме того, влияние доноров и акцепторов сильно уменьшается благодаря многочисленным локальным уровням, появление которых обусловлено флуктуацнямн в ближней порядке атомов. В стеклах отсутствует примесная проводимость, что объясняется приведенными соображениями. Наряду со стеклами, полученными сплавлением окислов металлов, известны стеклообразные бескислородные полупроводники, именуемые халькогениднымн. Это [c.192]

Примеси и легирующие элементы довольно сильно влияют на электрическую проводимость титана. Так, изменение процентного содержания тантала (до 50%) изменяет элект рическую проводимость с 2 до 1 mI(om-mm ). Увеличение содержания молибдена от О до 10% изменяет электрическую проводимость до 1,0 мЦом-мм -), же- [c.97]

Примесные полупроводники донор-ного типа. В характере зависимости положения уровня Ферми и концентрации свободных носителей заряда примесных полупроводниках от температуры можно условно выделить три области область низких температур, истощения примеси и перехода к собственной проводимости. [c.164]

Сильно легированные иолупроводники. На рис. 6.7, а показано изменение с температурой концентрации электронов в зоне проводимости при различных концентрациях донорной примеси Л д. Увеличение УУд вызывает смещение этой кривой вверх, рост температур истощения примеси и перехода к собственной проводимости Ti в соответствии с формулами (6.18) и (6.19), а также [c.168]

Б немагнитных проводниках аномальное М., как правило, обусловлено квантовыми. эффектами в движении электронов, вклад к-рых определяется соотношением между длиной волны де Бройля электрона и длиной его свободного пробега I. При Х 1 (высокая концентрация примесей, высокая темп-ра) электронные состояния становятся локализованными (см. Андерсоновская локализация), т. е. квантовые эффекты приводят к исчезновению проводимости. В хороших проводниках и проводимость о определяется Друде формулой [c.640]

Раюгрев носителей. Т. к. высокочастотная проводимость (для плоскополяризованной волны) на частоте со велика (она равна половине статич. проводимости), то в условиях Ц. р, возможен разогрев носителей перем. полем. Этот метод используется для изучения рассеяния на примесях и акустич. фононах. Осн. источником информации при этом является соотношение 6ш т (<У). П и малой мош-ности IV излучения ср. энергия носителей S близка к равновеской. Если же УУ велико, то а значит, и 8ю начинают зависеть от IV. [c.432]

ЭЛЕКТРОННАЯ ТЕПЛОПРОВбДНОСТЬ—вклад электронов проводимости в теплопроводность твёрдых тел. Э, т. играет осн. роль в металлах (в нормальном состоянии), полуметаллах и нек-рых полупроводниках. При низких темп-рах Э. т, определяется рассеянием электронов примесями и дефектами и возрастает с темп-рой, при высоких темп-рах—рассеянием на фононах и падает с ростом темп-ры, так что при нек-рой темп-ре Э. т. достигает максимума, тем более высокого, чем совершеннее кристалл (см. Рассеяние носителей заряда). [c.555]

B. A. Москаленко, Ю. Г. Рудой. ЭЛЕКТРОНЫ ПРОВОДИМОСТИ — электроны твёрдого тела, упорядоченное движение к-рых (дрейф) обусловливает электропроводность. В твердых телах часть электронов (как правило, валентные) отрывается от своих атомов. Области разрешённых значений энергии делокализован-ных электронов — разрешённые зоны — чередуются с запрещёнными зонами. Э. п.— электроны частично заполненных разрешённых зон—зон проводимости (см. Зонная теория). В полупроводниках Э. п. появляются только при нек-ром возбуждении (достаточно высокой темп-ре, освещении, внедрении примесей и т. п.). В металлах Э. п. есть всегда при Т =0 К они занимают все состояния с энергией, меньшей ферми-энергии. [c.588]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...