Собственные полупроводники также Полупроводники

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]

Химически чистые полупроводники называются собственными полупроводниками. К ним относится ряд химически чистых элементов кремний, германий, селен, теллур и др., а также многие химические соединения арсенид галлия, антимонид индия, арсе-нид индия и др. На рис. 5.6, а показана упрощенная схема зонной структуры собственного полупроводника. При абсолютном нуле валентная зона у него укомплектована полностью, зона проводимости, расположенная над валентной зоной на расстоянии Eg, является пустой. Поэтому при абсолютном нуле собственный полупроводник, как и диэлектрик, обладает нулевой проводимостью. [c.154]

Наряду с процессами образования пар электрон—дырка в полупроводнике имеет место и обратный процесс — рекомбинация электрона и дырки с переходом электрона из зоны проводимости в валентную зону и испусканием при этом кванта энергии hv. В результате действия двух процессов — образования электронов и дырок и их рекомбинации — в полупроводнике устанавливается равновесная концентрация электронов и дырок, зависящая от температуры. Чистый полупроводник, не содержащий никаких примесей, называется собственным полупроводником, так как он обладает при некоторой температуре Т собственной проводимостью . Кроме собственных полупроводников существуют также примесные полупроводники , в которых часть атомов замещена атомами примеси. [c.56]

В общих выражениях (13.2.11) и (13.2.12) для По и Ро содержится также зависимость По и ро от ёр. Однако для собственного полупроводника Ио = Ро = г- [c.320]

В основе работы фоторезисторов лежит изменение электропроводности чувствительного слоя при его облучении. Этот тип преобразователя характеризуется малыми размерами и массой, малыми напряжениями питания при высокой интегральной чувствительности и возможностью работы в более широком спектральном диапазоне. В тоже время их отличает повышенная инерционность, значительная зависимость параметров и характеристик от температуры, относительно невысокая линейность характеристики свет—сигнал . Наибольшее распространение получили фоторезисторы на основе собственных полупроводников для видимой области — сульфида кадмия для ближней инфракрасной области — сульфида свинца для диапазона 3—14 мкм — селенида свинца, монокристаллов антимония индия, теллурида кадмия и др. Широко используются также примесные фоторезисторы, (легированные различными примесями кремний и германий). Подробные сведения о параметрах фоторезисторов имеются в специальной литературе [2]. [c.205]

Как было указано в 1, электропроводность полупроводников в сильной степени зависит от внешних энергетических воздействий, а также от различных примесей, иногда в ничтожных количествах присутствующих в теле собственного полупроводника. [c.321]

Если температура не равна нулю, то для диэлектриков с очень малой энергетической щелью подобное деление становится менее четким, поскольку тогда в зоне проводимости в результате теплового возбуждения появляются электроны. Такие твердые тела называются -собственными полупроводниками. Если в диэлектрике имеются примеси, они также могут поставлять электроны, легко переходящие при тепловом возбуждении в зону проводимости. В результате такое твердое тело оказывается несобственным полупроводником. Типичные свойства полупроводников обсуждаются в гл. 28. В настоящей главе (которая посвящена только идеальным кристаллам при Г = 0) мы считаем, что все полупроводники представляют собой диэлектрики. [c.7]

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]

В чистом полупроводнике, как уже указывалось, число электронов в зоне проводимости равно числу дырок в валентной зоне. Уровень Ферми при равенстве эффективных масс электронов и дырок располагается точно посредине зоны запрещенных уровней (рис. 38). На рисунке представлены вид функции Ферми полупроводника с собственной проводимостью, а также распределение электронов и дырок соответственно в зоне проводимости и валентной зоне. [c.58]

Например, термостойкость р—л-перехода в транзисторе ограничена при высоких температурах собственной проводимостью в кристалле полупроводника, а также явлением кумулятивного разогрева. При появлении собственной проводимости р—л-пере-ходы перестают существовать, и транзистор теряет способность выполнять свои функции. Явление кумулятивного разогрева заключается в следующем при высоких температурах обратный ток /ко перехода становится настолько большим, что внутреннее тепловыделение за счет этого тока еще больше увеличивает температуру, транзистор теряет устойчивость и происходит необратимый пробой р—л-перехода. [c.10]

В полупроводниках теоретически должно наблюдаться явление, обратное поглощению, — испускание инфракрасного излучения. Такое излучение может быть объяснено, в частности, переходом электронов из зоны проводимости на вакантные места в валентной зоне с последующей рекомбинацией электронов и дырок. Однако, собственное излучение полупроводниковых материалов, как правило, мало интенсивно. Оно наблюдается обычно в области меж-зонных переходов. Излучение германия отмечено рядом исследователей. Например, Хайне использовал чрезвычайно чувствительный прибор с большим спектральным разрешением и обнаружил два пика испускания при Х=1,52 и 1,75 мкм. В кремнии было также найдено несколько пиков излучения, причем их пытаются объяснить не меж-зонными, а собственными непрямыми переходами. [c.218]

Хотя повышение температуры вызывает весьма значительное падение электросопротивления, значение этого свойства у полупроводников остается несравненно более высоким, чем у металлов. Так, если у меди при 700° С электросопротивление равно 67 нОм-м, то у кремния и германия оно составляет около 10- Ом-м (см. табл. 2), хотя у этих элементов электросопротивление снижается по сравнению со значениями при комнатной температуре в 10 —10 раз. Собственная проводимость полупроводников увеличивается не только под действием нагрева. Облучение светом также повышает энергию валентных электронов, часть их переходит в зону проводимости, и электрическое сопротивление полупроводника существенно снижается. [c.18]

Основная цель настоящей работы состоит в обсуждении современного состояния исследований в области жидких полупроводников, которое будет полезным для исследователей, работающих в настоящее время или собирающихся работать в будущем в этой и в смежных областях. Эта книга представляет также автору благоприятную возможность изложить собственную точку зрения на ряд многообещающих подходов к пониманию свойств жидких полупроводников и, как надеется автор, будет стимулировать крайне необходимые исследования этих веществ специалистами, освоившими методы, еще не применяющиеся достаточно широко для изучения жидких полупроводников, такие, как ЯМР и дифракционные методы. Имеется много плодотворных возможностей для проведения важных и интересных работ, которые прежде были скрыты из-за отсутствия достаточно полного источника информации, и настоящая книга, возможно, исправит эту ситуацию. Свойства и природа жидких полупроводников подсказывают много концепций и проблем, являющихся интересными и важными для ученых, интересы которых лежат в области физики и химии конденсированного состояния вещества в настоящей книге эти концепции и проблемы излагаются в форме, приемлемой для читателей, обнаруживающих общий интерес к жидким полупроводникам или просто проявляющих любопытство к данной области исследований. [c.9]

Когда величина кТ сравнима с шириной запреш,енной зоны, становится возможным процесс теплового переброса электронов из верхней части валентной зоны в нижнюю часть зоны проводимости. Как уже подробно обсуждалось в задаче 18.11 (см. также задачу 19.4), пустоты, оставшиеся в валентной зоне, могут рассматриваться как дырки. Поэтому полупроводник с собственной проводимостью следует считать веществом, в котором одновременно присутствуют носители заряда двух сортов. Некоторые из вышеизложенных концепций уже обсуждались в связи с задачами гл. 16. [c.490]

В отсутствие магнитного поля. Будем считать систему в целом нейтральной благодаря наличию (не обязательно равномерно размазанного) классического компенсирующего заряда. Именно такая ситуация типична как для металла (свободные электроны и ионы решетки), так и для полупроводника (свободные электроны или дырки и заряженные примесные центры). Рассматривая электростатическое взаимодействие частиц как взаимодействие через поле, можно непосредственно воспользоваться уравнениями (10.1). (10.2) и (9.5а), (9.13) следует лишь специализировать фигурирующие в них величины оР и оТ в соответствии с конкретной природой данной физической системы. Ограничимся неферромагнитными веществами. Будем считать также, что валентные электроны достаточно отделены (энергетически) от всех остальных, чтобы можно было рассматривать атомные остовы просто как источники поля ). В качестве невозмущенной задачи, решение которой считается известным, естественно выбрать одноэлектронную задачу в данной идеальной кристаллической решетке. Под словом одноэлектронная понимается задача об одном электроне в периодическом поле атомных остовов, нейтрализованных равномерно распределенным зарядом всех остальных электронов. Предположим, что соответствующие собственные значения энергии не зависят от спина 2), и обозначим их через (X), а принадлежащие им собственные функции — через ср (л ) (X — совокупность всех квантовых чисел кроме спинового). Тогда в соответствии с (5.14) невозмущенная фермиевская функция Грина принимает вид [c.161]

Кроме нагревания, разрыв ковалентной связи и возникновение собственной проводимости полупроводников могут быть вызваны освещением фотопроводимость полупроводников), а также действием сильных электрических полей. [c.245]

Диффузия в полупроводниковых материалах имеет ряд особенностей. Важнейшей из этих особенностей является наличие в полупроводниках электрически активных примесей и собственных дефектов, прежде всего вакансий. Кулоновское взаимодействие между ними изменяет подвижность, концентрацию и характер распределения дефектов и соответственно условия и скорость диффузии. Важно также, что влияние примесей в полупроводниках проявляется при весьма малых концентрациях. Кроме того, на процессы диффузии в полупроводниках сказывается и низкая компактность решеток последних. [c.309]

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]

Большая группа веществ с электронной электропроводностью, удельное сопротивление которых при нормальной температуре больше, чем у проводников, но меньше, чем у диэлектрикор (табл. 8-1), относится к полупроводникам. Как было указано в В-1, электропроводность полупроводников в большой степени зависит от внешних энергетических воздействий, а также от различных примесей, иногда в ничтожных количествах присутствуюш,их в теле собственного полупроводника. [c.229]

Системы II—VI. По этим системам меньше данных, чем по соединениям III—V. Удельное сопротивление в жидком состоянии явно много выше, чем у антимони-дов, и арсенидов, хотя все еще удельное сопротивление при плавлении уменьшается примерно в десять раз. К тому же температурный коэффициент удельного сопротивления в жидком состоянии отрицателен. Электроны в связанном состоянии в этих системах, кажется, значительно локализованы. Вязкость и удельное сопротивление достигают максимума при стехиометрическом составе. Вязкость также сильно зависит от температуры, что заставляет предположить изменение механизма связи при повышении температуры. Жидкие расплавы, вероятно, можно отнести к собственным полупроводникам. [c.133]

Элементы подгруппы VIВ имеют кристаллическую структуру с координационным числом, равным двум. Число образуемых при этом связей таково, что достигается стабильная электронная конфигурация инертного газа или октет вокруг каледого атома. Для этих элементов с низким координационным числом ковалентный тип связи является преобладающим. Поэтому можно ожидать, что характер связи между атомами в промежуточных фазах, содержащих элементы подгрупп IVB — VIB, также должен быть ковалентным и что эти фазы могут быть полупроводниками либо обладать свойствами, промежуточными между свойствами металлов и собственных полупроводников. Об этом упоминалось при обсуждении промежуточных фаз внедрения. [c.264]

Если тепловая энергия электронов будет одного порядка с энергией Eg, то даже вещества со структурой диэлектриков, которая показана на рис. 5-1-2,а, будет иметь электроны, которые при температуре, близкой к обычной, могут переходить из заполненной згчы в зону проводимости, обусловливая электропроводность. При это.м в заполненной энергетической зоне вследствие ухода из нее электрона возникает так называемая положительная дырка, которая также вносит свой вклад в электропроводность вещества. Вещества с описанными свойствами носят название собственных полупроводников. Электропроводность собственных полупроводников характеризуется наличием равного числа электронов проводимости и положительных дырок. [c.309]

Построение настоящей книги определяется состоянием развития рассматриваемой области и собственным подходом автора к пониманию обсуждаемых в книге вопросов. Исследования жидких и аморфных полупроводников находятся на довольно ранней стадии развитид, когда только начинают появляться общие представления, исходя из которых можно понять природу этих веществ. Поэтому наиболее конкретными данными являются экспериментальные результаты и те вопросы, которые они поднимают. В соответствии с этим главы книги распределяются по трем основным разделам, следующим после введения, в котором определяется область исследования и рассматриваются ее взаимосвязи с другими классами веществ. Первый раздел (гл. 2—4) представляет собой систематический обзор экспериментальных данных, имеющий целью раскрыть некоторые из основных вопросов, вытекающих из этой информации. В гл. 2 и 3 собраны данные соответственно по физическим, химическим и металловедческим свойствам жидких полупроводников. Целесообразно, по-видимому, также включение гл. 4, в которой дан обзор экспериментальных методов и проблем, имеющих особенное значение для изучения жидких полупроводников. Второй раздел (гл. 5 и 6) посвящен обсуждению теоретических основ интерпретации экспериментальных данных. В гл. 5 рассматриваются теоретические и умозрительные представления, используемые для понимания или описания электронной структуры, а в гл. 6 обсуждаются теории, используемые для интерпретации различных экспериментальных данных. В этом разделе основное внимание уделено тем результатам, которые считаются хорошо установленными, и опущено обсуждение более умозрительных и пробных теорий. [c.11]

Данная глава рассказывает о современном состоянии исследований свойств хемосорбированного водорода. Эта область науки в значительной мере обязана своими успехами последним достижениям техники получения ультравысокого вакуума, способной обеспечить чистоту поверхностей адсорбентов, а также квантов.омеханическим и статистико-термодинамическим методам получения надежной информации о хемосорбированном состоянии. Обзор теоретических исследований хемосорбированного состояния начинается с традиционного рассмотрения электронной структуры неограниченного кристалла. Нарушение конфигурации электронов кристалла, связанное с созданием поверхности, принимается во внимание при описании поверхностных состояний и распределения электронов на поверхности металлов (см. 2, п. 1). Хемосорбция водорода на собственных полупроводниках, таких, как Ое и 51, или на примесных полупроводниках, таких, как ZnO, обсуждается в 3 с учетом поверхностных состояний. В случае металлов на основе квантовомеханического рассмотрения делается вывод о существовании двух видов хемосорбированного состояния — г-состояний и -состояний хемосорбированного водорода, условно называемых г- и 5-ато-мами ( 4). [c.11]

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]

Основную роль в образовании ростовых микродефектов в выращиваемых монокристаллах играют СТД — вакансии и межузельные атомы. В реальных условиях выращивания монокристаллов, уже на достаточно малых расстояниях от фронта кристаллизации возникают значительные пересыщения по СТД, обусловленные резкой температурной зависимостью их равновесных концентраций в алмазоподобных полупроводниках. Образующиеся избыточные неравновесные СТД аннигилируют на стоках, в качестве которых выступают боковая поверхность слитка и присутствующие в его объеме более крупномасштабные дефекты, прежде всего, дислокации. По отношению к СТд дислокации являются практически ненасыщаемыми стоками. С учетом высокой подвижности СТД при высоких температурах сток на дислокации (при достаточно высокой плотности последних в кристалле) играет основную роль в снятии пересыщения. Однако бездислокационные монокристаллы лишены такого рода эффективных внутренних стоков, а боковая поверхность слитка в силу чисто диффузионных ограничений не может обеспечить снятия пересыщения. В результате, в объеме кристалла образуются пересыщенные твердые растворы СТД, которые в процессе посткристаллизацион-ного охлаждения распадаются с образованием специфических агрегатов, получивших название микродефекты . Следует отметить, что в литературе отсутствует единая точка зрения по поводу определения понятия микродефект . Под этим термином мы будем понимать локальные нарушения периодичности кристаллической решетки, представляющие собой скопления точечных дефектов (собственных или примесных), не нарушающие фазового состояния основного вещества, а также дисперсные выделения второй фазы микронных и субмикронных размеров. [c.48]

Как собственные, так и лримесные носители заряда в твердых диэлектриках возникают преимущественно из-за термической активации. При этом кроме процесса генерации электронов и дырок происходят процессы их рекомбинации, при которых электрон и дырка взаимно уничтожаются. В диэлектриках и полупроводниках между тепловой генерацией и рекомбинацией носителей устанавливается динамическое равновесие, зависящее от глубины залегания примесных уровней и от температуры. Поэтому носители заряда, образующиеся при термической активации, называют равновесными. Если носители возникают при освещении или облучении диэлектрика, а также в сильном электрическом поле, их называют неравновесными, так как после выключения активирующего фактора их концентрация резко падает. [c.44]

На первых порах накопление достоверной информации о полупроводниках существенно задерживалось тем обстоятельством, что экспериментальные данные чрезвычайно чувствительны к чистоте образца. Примером может служить фиг. 28.2, где изображенно удельное сопротивление германия в зависимости от Т для различных концентраций примесей. Отметим, что даже столь малые концентрации, как несколько примесей на 10 атомов, могут приводить к заметным эффектам и сопротивление может изменяться при данной температуре в 10 раз при изменении концентрации примесей только в 10 раз. Отметим также, что при повышении температуры сопротивление образца с заданной концентрацией примесей достигает значения, лежащего на общей для всех образцов кривой. Это предельное сопротивление, которое имел бы, очевидно, идеальный, совершенно чистый образец, носит название собственного сопротивления. [c.186]

При изготовлении паяных конструкций приходится соединять пайкой металлы с резко различными физико-химическими свойствами, а также металлы со стеклом, графитом, керамикой, полупроводниками и т. п. Так, в машиностроении, в производстве инструмента широко применяют пайку пластинок из твердых сплавов с конструкционными сталями. Различие в значениях коэффициентов линейного расширения указанных материалов приводит к образованию в паяном шве собственных (внутренних) температурных напряжений. [c.168]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...