Проводимость полупроводника примесная

В полупроводниках с высоким содержанием примеси в области низких температур проявляется специфический механизм проводимости, получивший название проводимости по примесной зоне. Предположим, что мы имеем донорный полупроводник с такой 254 [c.254]

Дальнейшее увеличение концентрации примеси приводит к тему, что примесная зона продолжает расширяться и сливается (образец п-типа) с зоной проводимости (рис. 44, в Ес и Е — бывшие границы зоны проводимости и валентной зоны EF — уровень Ферми в отсутствие компенсации). Энергия активации примеси при этом обращается в нуль. В таком материале уже нельзя провести четкое различие между зоной проводимости и примесной имеется единая область дозволенных значений энергии, проникающая в глубь запрещенной зоны. Эту область по-прежнему будем называть примесной. Полупроводник, в котором примесная зона слилась с ближайшей к ней собственной зоной кристалла, называется сильно легированным. [c.121]

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]

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]

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]

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]

Примесная проводимость полупроводников. Температурная зависимость электропроводности невырожденных примесных полупроводников, как и собственных, определяется в основном температурой зависимостью концентрации носителей. Поэтому качественный характер кривой зависимости а (Т) аналогичен кривой зависимости п (Т), показанной на рис. 6.4, в. [c.191]

Откладывая по оси абсцисс 1/Т, а по оси ординат In а , получаем прямую, образующую с осью ординат угол по величине которого можно определить энергию ионизации примеси . Таким образом, участок аЬ отвечает примесной проводимости полупроводника, возникающей вследствие ионизации примесных атомов, приводящей к появлению примесных носителей заряда. [c.192]

Область t простирается от температуры истощения примеси Т, до температуры перехода к собственной проводимости Т,-. В этой области все примесные атомы ионизированы, но еще не происходит заметного возбуждения собственных носителей, вследствие чего концентрация носителей сохраняется приблизительно постоянной и равной концентрации примеси п = Л . Поэтому температурная зависимость проводимости полупроводника в этой области определяется температурной зависимостью подвижности носителей. Есл.и [c.192]

ПРОБОЙ магнитный — туннельный переход электрона, движущегося в металле при наличии магнитного поля, с одной орбиты на другую световой — переход вещества в состояние плазмы в результате сильной ионизации под действием мощного светового излучения электрический — общее название процессов, приводящих к резкому возрастанию электрического тока в среде, исходно не электропроводной) ПРОВОДИМОСТЬ ионная обусловлена движением свободных ионов комплексная определяется отношением действующего значения силы переменного тока в электрической цепи к действующему значению напряжения на ее зажимах магнитная измеряется отношением магнитного потока в каком-либо участке магнитной цепи к магнитодвижущей силе, действующей на этом участке полупроводника [примесная дырочная (/)-типа) обеспечивается движением дырок в направлении, противоположном движению электронов, перебрасываемых из валентной зоны в зону проводимости полупроводника электронная (я-типа) осуществляется электронами, перебрасываемыми с донорных уровней в зону [c.266]

При наличии примесей, обусловливающих примесную проводимость полупроводника, С. п. можно наблюдать в диапазоне изменения темп-ры полупроводника, в к-ром зависимость 1по(1/7 ) линейна. [c.567]

Если в полупроводник добавляется примесь постороннего вещества или в его кристаллической решетке образуются какие-либо дефекты, то возникающая проводимость называется примесной. Если число валентных электронов у примеси выше, чем у основного полупроводника, то образуются дополнительные электроны, участвующие в переносе заряда. Атомы такой примеси называются ато- [c.213]

Проводимость полупроводника можно увеличить добавлением атомов других элементов (легированием), в результате возникает примесная проводимость. Примесная проводимость может быть обусловлена электронами или дырками. При этом в одном и том же образце полупроводникового материала один участок может обладать / -проводимостью, а другой — -проводимостью. р-п-переход работает как выпрямитель, пропуская ток только из р-области в я-область. Полупроводниковый материал с -переходом называется диодом и используется для выпрямления переменного тока. [c.92]

Если в полупроводник добавляется примесь постороннего вещества или в его кристаллической решетке образуются какие-либо дефекты, то возникающая проводимость называется примесной. Если число валентных электронов у примеси выше, чем у основного полупроводника, то образуются дополнительные электроны, участвующие в переносе заряда, и в веществе возникает электронная примесная проводимость (п-типа). Атомы такой примеси называются атомами-донорами. Примером может служить германий с примесью фосфора, мышьяка или сурьмы. [c.235]

Примеси резко изменяют собственную проводимость полупроводника. Потенциал ионизации у примесей меньше, чем у полупроводников, поэтому уже при 20 — 25 °С практически все атомы примесей ионизированы. Благодаря этому концентрация примесных носителей электрического тока обычно выше концентрации собственных носителей. При содержании [c.587]

Примеси исключительно сильно изменяют электрические свойства полупроводников. Входя в решетку полупроводника, атомы примесей легко ионизируются, либо отдавая в решетку полупроводника электроны, которые становятся носителями электрического тока, либо присоединяя к себе электроны атомов полупроводника, вследствие чего в решетке полупроводника создаются положительно заряженные области — дырки , которые становятся носителями электрического тока, подобно электронам. Примеси образуют примесную проводимость в полупроводнике, которую называют так в отличие от собственной проводимости полупроводника, создаваемой собственными носителями тока вследствие ионизации собственных атомов полупроводника. [c.483]

Сильное влияние примесей на проводимость полупроводников вызвано изменением энергетического спектра. При этом возможно два случая 1) если примесь представляет собой химический элемент более низкой группы периодической таблицы, чем сам полупроводник, то он создает дополнительные незанятые энергетические уровни, близкие к уровням занятой зоны 2) если примесью является элемент более высокой группы периодической таблицы, то она создает дополнительную занятую энергетическую зону, близкую к основной незанятой зоне. В первом случае примесь называют акцепторной—принимающей, во втором—до-норной — дающей. Смысл этих терминов заключается в следующем при наличии акцепторной примеси благодаря малой ширине запрещенной зоны между основной занятой зоной и незанятой зоной примесей легко осуществляется переход электронов из занятой зоны в зону примесей. В результате этого в занятой зоне образуется дырка , перемещение которой соответствует перемещению положительных носителей тока поэтому такую электропроводность называют дырочной , или электропроводностью типа р (положительной — позитивной). При наличии донорной примеси электроны из примесной зоны легко переходят в основную зону проводимости, создавая эффект обычной электронной электропроводности типа п (отрицательной — негативной). Схемы энергетических уровней в полупроводнике чистом, без примесей, а также с акцепторной и донорной примесью показаны на рис. 7-1, [c.276]

Кривая 2 не показывает уменьшения проводимости высоколегированного полупроводника в интервале температур Т —Т . Это объясняется большим количеством поступающих в полупроводник примесных [c.92]

При комнатной температуре в полупроводниках имеет место преимущественно примесная проводимость (электронная или дырочная). С повышением температуры общая проводимость полупроводников возрастает. В области высоких температур преобладает собственная проводимость, при которой имеют место оба типа проводимостей электронная и дырочная. Типичная кривая, показывающая зависимость проводимости полупроводников от температуры, приведена на рис. 74. С понижением температуры у полупроводниковых материалов сопротивление увеличивается. [c.261]

При комнатной температуре в полупроводниках наблюдается преимущественно примесная проводимость (электронная или дырочная). С повышением температуры общая проводимость полупроводников возрастает. В области высоких температур преобладает собственная проводимость, при которой может быть и электронная и дырочная проводимость. [c.308]

В отличие от Т1—Аг примесная зона Т1 поглощается зоной проводимости полупроводника. Это хорошо известное явление в теории сильно легированных кристаллических полупроводников. Однако в данном случае мы подошли к нему с другой стороны по составу, что в общем случае невозможно в кристаллах. При низких температурах в принципе возможно отделение примесной зоны в Т1—ТЬТе при у- 0, но мы не считаем, что это имеет место в действительности вследствие неупорядоченности [94]. [c.143]

Проводимость в примесных зонах и в аморфных полупроводниках [c.149]

Примесная проводимость полупроводников возникает при существовании в кристалле примесных атомов, валентность которых отличается от валентности основных атомов. Донор-ные примеси обладают большей валентностью, чем основные атомы, их избыточные электроны обладают меньшей энергией связи и легко могут быть переведены в свободное состояние. Акцепторные примеси имеют меньшую валентность, чем основные атомы, и легко образуют дырки. Соответственно типы проводимости называются п-прово-димостью (электронной) и р-проводимостью (дырочной). [c.121]

Сигнал свёртки, как и сигнал акустич. памяти, зависит от проводимости полупроводника. Неоднородность проводимости изменяет форму выходного сигнала, поэтому по его форме можно акустич. методами контролировать однородность электрич. параметров полупроводниковых материалов, а по сигналу памяти — измерять время релаксации примесных состояний. [c.50]

Примесной проводимостью полупроводников называется их электропроводность, обусловленная внесением в их кристаллические решетки примесей примесных центров). Примесными центрами являются а) атомы или ионы посторонних химических элементов, внедренные в решетку полупроводника б) избыточные атомы или ионы элементов [c.246]

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]

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]

Эффект Эттингсгаузена наблюдается и в области примесной проводимости полупроводников. В этом случае причиной его возникновения является различие времен свободного пробега носителей заряда, обладающих разными скоростями теплового движения и вследствие этого различными скоростями дрейфа холодных и горячих носителей. Согласно формуле (9.27) холлов-ское поле й х компенсирует действие силы Лоренца лишь для носителей заря- [c.270]

При собственном и примесном поглощениях возникают избыточные свободные носители заряда, приводящие к увеличению проводимости полупроводника. Процесс внутреннего освобождения электронов под действием света называется внутренним фотоэффектом. Добавочная проводимость, приобретаемая полупроводником при облучении светом, называется фотопроводимостью. Основная, же проводимость, обусловленная тепловым возбуждением свободных носителей заряда, называется темновой проводимостью. Приборы, предназначенные для регистрации светового излучения по< величине фотопроводимости, называются фоторезисторами. [c.324]

Экситоны. Как уже указывалось, при возбуждении собственной фотопроводимости электроны из валентной зоны перебрасываются в зону проводимости и становятся свободными. Однако возможно и иное течение процесса, когда возбужденный электрон не разрывает связи с дыркой, возникающей в валентной зоне, а образует с ней единую связанную систему. Такая система была впервые рассмотрена Я. И. Френкелем и названа им экситоном. Экситон сходен с атомом водорода в обоих случаях около единичного положительного заряда движется электрон и энергетический спектр является дискретным (рис. 12.9). Уровни энергии экситоиа располагаются у дна зоны проводимости. Так как экситоны являются электрически нейтральными системами, то возникновение их в полупроводнике не приводит к появлению дополнительных носителей заряда, вследствие чего поглощение света не сопровождается увеличением проводимости полупроводника. При столкновении же с фоноиами, примесными атомами и другими дефектами решетки экситоны или рекомби-иируют, или разрываются . В первом случае возбужденные атомы переходят в нормальное состояние, а энергия возбуждения передается решетке или излучается в виде квантов света во втором случае образуется пара носителей — электрон и дырка, которые обусловливают повышение электропроводности полупроводника, [c.327]

Измерения Н.—Э. э. в полупроводниках позволяют определить г, т. е. восстановить ф-цию т( ). Обычно при высоких те.мп-рах в области собств. проводимости полупроводника Л т< о из-за рассеяния носителей на оп-тич. фононах. При понижении темп-ры возникает область с Л 1 > о, соответствующая примесной проводимости и рассеянием носителей гл. обр. на фононах (г < < 0). При ещё более низких Т доминирует рассеяние на ионизов. примесях с N1 < 0 (г > 0). [c.334]

Для первых двух типов амфотерных центров характерно проявление амфотерности в одной и той же кристаллической позиции. В этом случае примесный центр должен имеет возможность как отдать электрон из какой-либо своей электронной оболочки в зону проводимости полупроводника, так и захватить электрон на эту оболочку. Очевидно, что обе эти возможности у одного и того же атома, первоначально находящегося в зарядовом состоянии 2о, могут быть реализованы только, если его работающая электронная оболочка заполнена не полностью. А это могут быть лищь атомы с1- или /-элементов. Экспериментальные данные подтверждают это правило. Но, как показывает опыт, во многих случаях примеси переходных металлов не проявляют свойства амфотерности. Примеси же /-атомов часто вообще электрически нейтральны. [c.119]

При понижении температуры концентрация собственных носителей заряда экспоненциально убывает, а концентрация примесных носителей заряда остается постоянной до тех пор, пока примеси полностью ионизированы. При некоторой, достаточно низкой температуре, когда средняя тепловая энергия становится существенно меньше энергии ионизации примесных атомов, примесные атомы становятся только частично ионизированными и концентрация примесных носителей заряда начинает экспоненцнальио зависеть от температуры. И в собственном полупроводнике при некоторой, достаточно низкой температуре, когда концентрация собственных электронов станет меньше концентрации примесных носителей заряда, проводимость приобретает примесный характер. [c.34]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...