Концентрация электронов в зоне проводимост

Постепенно концентрация электронов в зоне проводимости становится сравнимой с Nd. В этом случае выражение (7.167) для становится неприменимым. Детальный анализ показывает, что здесь [c.252]

Для примесных полупроводников и-типа концентрация /j-носителей очень мала, а у полупроводников 1-типа очень мала концентрация электронов в зоне проводимости. [c.355]

Таким образом электропроводность в полупроводниках осуществляется перемещением отрицательно заряженных свободных электронов в зоне проводимости и положительно заряженных дырок в валентной зоне. При любой температуре количество (концентрация) электронов в зоне проводимости и дырок в валентной зоне равны. Это справедливо для чистых полупроводников (при отсутствии атомов примеси), которые называют собственными или с собственной электропроводностью (/-типа) и обладают наименьшей для данного материала электропроводностью. [c.8]

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]

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]

Собственные полупроводники. В собственных полупроводниках концентрация электронов в зоне проводимости tii равна концентрации дырок н валентной зоне Pi, так как каждый электрон, переходящий в зону проводимости, оставляет в валентной зоне после своего ухода дырку. Приравнивая правые части-соотношений (6.5) И (6.8), находим [c.163]

Концентрация электронов в зоне проводимости определяется формулой (6.5) концентрация ионизированных доноров Л/д — Пд, равна произведению концентрации доноров на вероятность [c.164]

Подставляя в (6.7) энергию Ферми (6.13), получаем следующее выражение для равновесной концентрации электронов в зоне проводимости в области низких температур [c.165]

Область истощения примеси. По мере повышения температуры концентрация электронов на примесных уровнях уменьшается — примесные уровни истощаются. При полном истощении этих уровней концентрация электронов в зоне проводимости будет равна концентрации примеси, если концентрацией собственных носителей можно по-прежнему пренебречь [c.165]

Выше температуры истощения примеси уровень Ферми понижается согласно (6.17) приблизительно линейно с ростом температуры (область 2 на рис. 6.4, б), а концентрация электронов в зоне проводимости сохраняется практически неизменной и равной Л"д (область [c.166]

Область высоких температур (область собственной проводимости). Высокими температурами считаются температуры, при которых происходит столь. сильное возбуждение собственных носителей, что их концентрация начинает значительно превышать концентрацию примесных носителей /2 > = Л д. Поэтому концентрацию электронов в зоне проводимости можно считать равной Hi, а дырок в валентной — /З . Уровень Ферми в этом случае определяется соотношением (6.10), а концентрация носителей — соотношением (6.12). На рис. 6.4, б, в показаны положение уровня Ферми и концентрация электронов в области собственной проводимости (область 5). Можно приблизительно определить температуру перехода к собственной проводимости Г , если положить ц в формуле (6.17) равным ц,- [c.166]

Рис. 6.7. Изменение концентрации электронов в зоне проводимости с температурой для полупроводников, содержащих различное количество донорной примеси (а) уровень примеси в запрещенной зоне (б) образование примесной зоны из примесного уровня при высокой концентрации примеси (в) перекрытие примесной зоны и зоны- проводимости в вырожденных полупроводниках (г)

В экспериментальной практике исследования различных адсорбционных и коррозионных процессов в последние годы находят широкое применение тонкопленочные датчики из различных металлов [28]. Современная теория физических процессов, развивающихся в тонких металлических пленках, в ряде случаев позволяет объяснить влияние адсорбированных частиц на электрофизические свойства тонких пленок. Изменение состояния поверхности металлической пленки при адсорбции на ней молекул адсорбата может существенно влиять на ее электропроводность. Так, если адсорбция сопровождается обменом электронами между адсорбированной частицей и металлом, может измениться концентрация электронов в зоне проводимости металла и, следовательно, электропроводность пленки. Предполагается, что если адсорбированная частица имеет большее сродство к электрону, чем атом металла, то адсорбция ве-,дет к снижению электропроводности пленки (акцепторные свойства частиц). Напротив, адсорбированные частицы, отдающие свои электроны металлу (донорные свойства), повышают электропроводность пленки [29]. [c.31]

Из формул (147) и (148) видно, что при фиксированной частоте электромагнитного излучения величина МОВ прямо пропорциональна длине пути света в веществе, величине напряженности приложенного магнитного поля, концентрации электронов в зоне проводимости и обратно пропорциональна их эффективной массе. Таким образом, если известна концентрация электронов, то формулы (147) или (148) могут быть использованы для определения их эффективной массы. Если же возникает задача определения [c.195]

Пусть N означает концентрацию центров захвата, ап — концентрацию ионизованных центров свечения или, что все равно, концентрацию электронов на уровнях захвата, если при этом пренебречь концентрацией электронов в зоне проводимости. [c.78]

Здесь N означает концентрацию электронов в зоне проводимости п — концентрацию локализованных положительных дырок, v — Концентрацию электронов на уровнях захвата, vi — общее число электронных акцепторных уровней, отнесенное к 1 см . Коэффициенты р, Ai и Аз характеризуют соответственно вероятность высвобождения электрона с уровня захвата, вероятность рекомбинации, [c.248]

Концентрация свободных носителей заряда в полупроводнике, т. е. концентрация электронов в зоне проводимости и дырок в валентной зоне, определяется числом энергетических состояний в зоне и их фактическим заполнением. Теория показывает, что концентрация электронов в зоне проводимости [c.58]

Другое уравнение, характеризующее скорость изменения концентрации электронов в зоне проводимости с течением времени, можно получить, учитывая смещение электронов под действием поля и в результате диффузии, а также убыль свободных электронов при образовании /-центров [c.165]

Наконец, при упрощенном анализе целесообразно учитывать, что доля диссоциированных / -центров весьма невелика и концентрация электронов в зоне проводимости [c.166]

Для НИЗКИХ температур эта вероятность очень мала, однако при комнатной температуре концентрация электронов в зоне проводимости значительна. [c.246]

При переходе электрона в зону проводимости в валентной зоне образуется вакантное квантовое состояние (дырка), которое в кристаллической решетке ведет себя как положительно заряженная частица с той же эффективной массой и зарядом, что и электрон. В собственном полупроводнике при Г > О К концентрации электронов в зоне проводимости п и дырок р в валентной зоне равны [c.246]

Ионизация продолжается до тех пор, пока примесный уровень не истощится, т. е. концентрация электронов в зоне проводимости не станет равна концентрации доноров (область [c.250]

В слабых полях вклад электронной проводимости весьма незначителен. Однако в сильных полях в результате освобождения связанных электронов подвижность носителей возрастает. При напряженности поля >10 В/м электроны проводимости начинают ионизировать атомы. В результате ионизации образуются электроны и дырки, которые также ускоряются полем и участвуют в процессе ионизации. Таким образом, концентрация носителей заряда лавинообразно возрастает. Этот процесс называется ударной ионизацией. В результате ударной ионизации резко увеличивается концентрация электронов в зоне проводимости или дырок в валентной зоне. Все это приводит к росту электронной проводимости. Из-за рассеяния носителей на фононах и процессов рекомбинации ударная ионизация не приводит к немедленному пробою вещества. [c.252]

Рассмотрим сначала кристалл, в котором на единицу объема имеется N электронных ловушек, т. е, локальных электронных уровней (рис. 18,20). Предположим, что по отношению к данной энергии ионизации температура кристалла достаточно низка и поэтому обусловленная тепловой ионизацией концентрация носителей тока столь мала, что ею можно пренебречь. Для простоты предположим, что коэффициент рекомбинации А один и тот же как для процессов прямой электронно-дырочной рекомбинации, так и для процессов рекомбинации на центрах захвата, т, е, с предварительным захватом электрона ловушкой. Тогда скорость изменения концентрации электронов в зоне проводимости можно описать выражением [c.651]

При абсолютном нуле число п вдвое меньше концентрации электронов в зоне проводимости, поскольку п относится к частицам, являющимся электронными парами. Тогда для амплитуд можно записать [c.750]

Расскажите, как вычисляется концентрация электронов в зоне проводимости собственного полупроводника или диэлектрика. [c.107]

Если примеси поставляют существенную часть электронов зоны проводимости и (или) дырок валентной зоны, то мы имеем дело с несобственным полупроводником. Из-за наличия таких добавочных источников носителей концентрация электронов в зоне проводимости уже не обязательно должна быть равна концентрации дырок в валентной зоне, т. е. [c.198]

Потенциал ф (х) следует определять самосогласованным образом (с помощью уравнения Пуассона) как потенциал, возникающий при концентрациях носителей, описываемых выражениями (29.3). Рассмотрим эту задачу для частного случая (снова наиболее интересного в практическом отношении), когда по обе стороны от переходной области на большом расстоянии от нее преобладает примесная проводимость, а примеси полностью ионизованы (стр. 205—206). Таким образом, вдали от перехода в /г-области образца концентрация электронов в зоне проводимости почти равна концентрации доноров N , а в р-области концентрация дырок в валентной зоне почти равна концентрации акцепторов Na [c.213]

Если к диэлектрику приложены слабые электрические поля (в области выполнения закона Ома), то они не могут изменить ни концентрации, ни подвижности носителей заряда. Значения величин п и 1, таким образом, остаются весьма низкими, и вклад электронной проводимости незначителен. В сильных электрических полях ситуация резко меняется. Энергии электрического поля. может быть достаточно для освобождения полем электронов (или дырок) из связанного состояния. Вследствие этого возрастает подвижность носителей заряда. Кроме того, из-за ударной ионизации резко увеличивается и концентрация освобожденных электронов в зоне проводимости (или дырок в валентной зоне). Все это приводит к росту электронной проводимости. [c.274]

Число электронов в зоне проводимости с энергиями в интервале от Е до Е+(1Е находим из выражения - (1п = = Ыс(Е)Го(Е, Т)с1Е. Полное число электронов в зоне проводимости, рассчитанное на единичный объем кристалла (концентрация электронов), . определяем следующим образом [c.111]

Здесь п — полная концентрация электронов Ап( с) — концентрация электронов в зоне проводимости. Из рис. 11.11 и выражения 11.15) следует, что примесную проводимость можно получить, если каким-либо способом удастся снизить плотность состояний в запрещенной зоне. Второй путь — ввести в полупроводник большое количество примесных атомов так, чтобы перекомпенсировать дефектные состояния. Все это, разумеется, возможно при условии, что примесные атомы образуют донорные (или акцепторные) уровни в запрещенной зоне. [c.365]

Отметим, что приближенные зависимости для определения числа электронов можно применять и в рассматриваемом случае примесного полупроводника, если уровень Ферми лежит ниже дна зоны проводимости на гл ине порядка 2коТ, так что электроны в зоне могут считаться невырожденными. Значит, концентрация электронов в зоне проводимости по-прежнему подчиняется равенству (3.31) п = [c.116]

В первом случае атомы легирующей примеси имеют большее число валентных электронов, чем атомы полупроводника. Такую примесь называют донорной. Вследствие введения донорной примеси после образования химических связей примесного атома с окружающими его атомами полупроводника один валентный электрон оказывается лишним , т. е. не участвует в химических связях. Поэтому достаточно лишь небольшой энергии Ео (рис. 3, б), чтобы оторвать от примесного атома и сделать свободным этот валентный электрон, т. е. перевести его в зону проводимости. При этом образуется неском-пенсированный положительный заряд, который отличается от положительно заряженной дырки, способной перемещаться по кристаллу, тем, что остается неподвижным в кристаллической решетке. Легирование полупроводника донорной примесью увеличивает концентрацию электронов в зоне проводимости при неизменной концентрации дырок в валентной зоне. При этом электропроводность осуществляется в основном электронами, находящимися в зоне проводимости. Такие полупроводники называют электронными, или полупроводниками п-типа электропроводности. [c.8]

Концентрация носителей и уровень Ферми. Концентрация свободных электронов в зоне проводимости может быть различной. В большинстве случаев используются слаболегироваиные полупроводники электроны в этом случае заполняют незначительную часть уровней в зоне проводимости. Такое состояние называют невырожденным. При этом условии для примесных полупроводников общая концентрация электронов в зоне проводимости [c.173]

Область изменения уровня Ферми, описываемая формулой (6.13), называется областью слабой ионизации примеси. На рис. 6.4, б она показана цифрй /. Соответствующая этой области зависимость концентрации электронов в зоне проводимости от температуры (6.15), построенная в полулогарифмических координатах) показана на рис. 6.4, в также цифрой 1. [c.165]

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]

Изменение энергии ионизации примеси при увеличении ее концентрации объясняется тем, что с ростом расстояние между примееными атомами уменьшается и взаимодействие между ними растет. При достаточно высокой Л/п это взаимодействие становится столь значительным, что примесный уровень (рис. 6.7, б) размывается в примесную зону (рис. 6.7, в), ширина которой увеличивается по мере сближения атомов. При некоторой концентрации примеси эта зона расширяется настолько, что сливается с зоной проводимости (рис. 6.7, г), вследствие чего, энергия ионизации примесных атомов обращается в нуль, а концентрация электронов в зоне проводимости перестает зависеть от температуры (верхняя кривая на рис. 6.7, а). Уровень Ферми у таких полупроводников находится в зоне проводимости, и состояния у дна зоны заселены практически полностью (/ ( ) 1), как у металлов. Однако с по- [c.169]

Скорость поверхностной рекомбинации зависит от поверхностного изгиба зон фз (рис. 8.33). При = О скорость поверхностной рекомбинации достигает максимального значения. При больших положительных значениях ф концентрация электронов в зоне проводимости резко уменьшается (рис. 8.31, а, е), вследствие чего резко падает скорость поверхностной рекомбинации (правая ветвь кривой рис. 8.33). При высоких отрицательных значениях ф в валентной зоне поверхностного слоя практически отсутствуют дырки (рис. 8.31, в, д), вследствие чего скорость поверхностной рекомби-Бацни также становится низкой (левая ветвь кривой рис. 8.33), Кривую рис. 8.33 называют рекомбинационным колоколом. [c.249]

Для упрощения дальнейшего рассмотрения оказывается удобным сделать дополнительное предположение о квазиостационарном распределении концентрации электронов в зоне проводимости, отвечаю- [c.50]

Действительно, концентрация электронов в зоне проводимости (определяемая хвостом максвелловского распределения элекронов по энергиям в валентной зоне) на много порядков превышает концентрацию свободных электронов н газе. Энергия, которую необходимо набрать электрону в зоне проводимости, равна ширине запрещенной зоны, которая меньше потенциала ионизации атома или молекулы. Наконец, время свободного пробега электрона в зоне проводимости (время до столкновения с ренгеткой) гораздо меньше времени свободного пробега в газе. Таким образом, все эти условия значительно более благоприятны для развития пробоя, чем в тазе. [c.218]

Разница между металлами и полупроводниками целиком определяется температурной зависимостью концентрации. Число валентных электронов в металле, принимающих участие в электропроводности, практически ие зависит от температуры. У полупроводников концентрация электронов в зоне проводимости сильно меняется с температурой из-за переходов электронов между валентной зоной и зоной проводимости. Легко показать, что число электронно-дырочпых пар в полупроводнике пропорционально ехр — Eal2k T). Температурная зависимость подвижности, как правило, определяется степенной зависимостью и, следовательно, [c.231]

А в полупроводниках возможны и плазменные колебания с малой частотой, в которых участвуют только электроны проводимости. Для них плазменные колебания получаются путем рассуждений, нри-ведгппх к (6.27). При этом в качестве п войдет концентрация электронов в зоне проводимости, а вместо т — эффективная масса электронов проводимости. Такие же рассуждения можно провести и для дырок. [c.38]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...