Примеси акцепторные, донорные

Примеси акцепторные, донорные 223 [c.547]

Диффузионный метод (диффузионные р-н-переходы). Электронно-дырочный переход может быть получен также диффузией акцепторной примеси в донорный полупроводник или донорной примеси в акцепторный полупроводник. Диффузию можно вести из газообразной, жидкой или твердой фазы. Глубина проникновения примеси и залегания р—/г-перехода определяется температурой и вре- [c.218]

Проводимость чистого полупроводникового материала обычно очень мала и определяется как электронами, так и дырками в равной мере. Для получения материала типа р или типа п в исходный полупроводник добавляется примесь. Если атомы примеси имеют окислительные свойства по отношению к основному полупроводниковому материалу, то они забирают часть свободных электронов в свои наружные валентные оболочки, и эти электроны становятся неподвижными (в том смысле, что они связаны с определенным атомом кристаллической решетки). При этом в материале появляется избыток свободных носителей — дырок и образуется полупроводник р-тппа. Такая примесь называется акцепторной. Примесь с восстановительными свойствами, наоборот, отдает валентные электроны, создает в материале избыток последних в свободном состоянии, и образуется полупроводник п-типа. Этот вид примесей называется донорным. [c.62]

Известно, что характерной особенностью полупроводников является то, что введением донорных или акцепторных примесей можно придавать полупроводниковому материалу электронный или дырочный характер проводимости. Введение соответствующих примесей (акцепторных в случае полупроводников я-типа и донорных — в случае полупроводников р-типа) в поверхностный слой образца приводит к возникновению достаточно узких переходных областей, где характер проводимости вещества изменяется с электронного на дырочный или наоборот. Эти переходные области (р — я-переходы) при диффузионном отжиге перемещаются в направлении градиента концентрации диффундирующей примеси. При этом [c.298]

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]

При равной концентрации донорных и акцепторных примесей в кристалле электропроводность обеспечивается (как и в чистом полупроводниковом материале) электронами и дырками вследствие разрыва валентных связей. Такие полупроводниковые материалы являются компенсированными. [c.389]

Донорные и акцепторные примеси. Свойства полупроводников сильно зависят от содержания примесей. Примеси бывают двух типов — донорные и акцепторные. Если, например, в кристалле кремния имеется примесь атомов мышьяка, то эти атомы замещают в узлах кристаллической решетки атомы кремния. Пятивалентный атом мышьяка вступает в ковалентные связи с четырьмя атомами кремния, а его пятый электрон оказывается незанятым в связях (рис. 155). [c.155]

Первый полупроводниковый лазер был выполнен на арсениде галлия (ОаАз) Ходом в 1962 г. Этот лазер обладал очень большой вероятностью излучательной рекомбинации. Лазер на арсениде галлия (Я = 0,84 мкм) относится к так называемым инжекционным лазерам на р —п-переходе. Обычно плавные р-н-переходы создают путем диффузии акцепторных примесей (цинк, кадмий и др.) в материал, легированный донорными примесями (теллур, селен и др.). [c.297]

Как показал И. Е. Тамм, вблизи поверхности кристаллического образца возникают дополнительные энергетические уровни, обусловленные нарушением трансляционной симметрии кристаллической решетки вследствие ее обрыва поверхностные состояния или, иначе, уровни Там-ма). В полупроводнике эти состояния локализуются внутри запрещенной зоны. Они могут либо отдавать, либо принимать электроны, в результате чего на поверхности полупроводника образуется заряд того или иного знака, приводящий к изгибу энергетических зон в приповерхностном слое. Если полупроводник содержит донорные примеси (п-полупроводник), то в этом случае электроны будут переходить от примесей на поверхностные уровни в результате поверхность полупроводника зарядится отрицательно, а внутри полупроводника вблизи его поверхности возникнет положительный объемный заряд. Это приводит к изгибу зон, показанному на рис. 7.5, б. Изгиб происходит в пределах слоя толщиной обычно не более 10 м значительная же часть фотоэлектронов зарождается глубже — на расстояниях примерно до 10 —10 м от поверхности. Для таких электронов энергия электронного сродства х и соответственно порог фотоэффекта W увеличиваются на некоторую величину ЬЕ (см. рисунок). Более интересен в практическом отношении случай, когда полупроводник содержит акцепторные примеси (р-полупроводник). В нем электроны будут переходить с поверхностных уровней на примеси, поверхность будет заряжаться положительно, изгиб зон будет иметь вид, показанный на рис. 7.5, в. В данном случае благодаря изгибу зон происходит снижение порога внешнего фотоэффекта. [c.166]

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]

Квантовый выход внутреннего фотоэффекта. Предположим теперь, что полупроводник освещается монохроматическим светом, частота которого выше пороговой частоты для внутреннего фотоэффекта. Последняя определяется шириной запрещенной зоны в собственных полупроводниках и энергией ионизации донорных или акцепторных примесей в примесных полупроводниках. При поглощении фотонов электронами валентной зоны или примесных уровней будут происходить соответствующие квантовые переходы, приводящие к образованию дополнительных (неравновесных) носителей заряда, которые и обусловливают фотопроводимость. [c.176]

Различают два вида примесных уровней донорные и акцепторные. Первые располагаются в запрещенной зоне ниже дна зоны проводимости и способны отдавать под действием возбуждения электроны в зону проводимости. При этом доноры (донорные атомы) превращаются в положительно заряженные ионы, которые не участвуют в электронной проводимости (рис. 35). Полупровод Ник с донорными примесями [c.91]

Легирование электронного полупроводника акцепторной примесью или полупроводника р-типа донорной примесью приводит к перераспределению носителей заряда между донорным и акцепторным уровнями (компенсация примесей). Введением компенсирующих примесей можно уменьшить число свободных носителей заряда и приблизить сопротивление примесного полупроводника к его собственному сопротивлению. При компенсации примесей осуществляется переход электронов с донорных уровней на акцепторные, что при достаточно низких температурах приводит к некоторому уменьшению числа свободных носителей заряда. [c.94]

Рис. 22.26. Зависимость удельного сопротивления Si при 300 К от концентрации донорных или акцепторных примесей [63]

При наличии примесей обоих типов в примерно равных концентрациях наблюдается стремление к взаимной нейтрализации эффектов, т.е. к заполнению акцепторных уровней электронами с донорных уровней, в [c.351]

Легирование, применяемое для управления свойствами кристаллических полупроводников, в этом случае оказывается полностью-неэффективным. Действительно, плотность состояний донорных (или акцепторных) уровней, возникающих в запрещенной зоне полупроводника при его легировании примесью, остается много меньше плотности локализованных состояний, обусловленных дефектами. Поэтому донорные (акцепторные) уровни не оказывают серьезного влияния на свойства некристаллического материала. [c.13]

Распределения плотности состояний в пленках аморфного кремния, не содержащих (а-51) и содержащих (а-5 Н) водород, показаны на рис. 5, в. Сравнивая этот рисунок с рис. 4, г, можно увидеть, что даже в аморфном кремнии, содержащем водород, хвосты валентной зоны, зоны проводимости, а также зона разрешенных состояний в середине запрещенной зоны перекрывают друг друга, образуя непрерывное по энергии распределение локализованных состояний в запрещенной зоне. Однако плотность этих состояний во много раз меньше плотности локализованных состояний аморфного кремния, не содержащего водород. В аморфном кремнии, содержащем водород, плотность состояний примесных (донорных или акцепторных) уровней в запреш,енной зоне выше, чем обусловленных дефектами. В этом случае электрофизические свойства пленок аморфного кремния определяются видом и количеством введенной примеси. [c.14]

Маскирующие свойства пленок ЗЮа определяются коэффициентами диффузии основных донорных и акцепторных примесей в кремнии и его оксиде. Необходимо учитывать, что приводимые в литературе данные являются весьма приблизительными, так как коэффициенты диффузии существенно зависят как от условий получения пленки, так и от режима диффузии. Такие технологические операции, как загонка или осаждение легирующей примеси ионной имплантацией, химической диффузией и т. д., приводят к образованию источника легирующей примеси на поверхности оксидной пленки или вблизи нее. Чтобы легирующая примесь не диффундировала через оксидную пленку в маскированных областях и не достигала поверхности кремния, необходимо при последующей высокотемпературной обработке проводить диффузию этой примеси в оксид более [c.44]

На рис. 3.16 показана работа выхода из собственного, электронного и дырочного полупроводников. Из рисунка видно, что работа выхода из полупроводника, легированного акцепторной примесью, больше, чем легированного донорной примесью. [c.66]

При наличии в полупроводнике примеси его оптическое поглощение может быть связано с ионизацией примеси или возбуждением электрона нейтральной примеси в кристалле. Это поглощение называют примесным. При ионизации примеси энергия поглощенного кванта света расходуется на переход с донорных уровней в зону проводимости и из валентной зоны на акцепторные уровни. [c.70]

Рис. 178. Уровни донорной (а) и акцепторной (б) примесей полупроводника и соответствующие им п- п р-проводимости

К числу существенных недостатков германиевых вентилей относится невысокая рабочая температура рабочий диапазон от — 50 до + Ж С при длительном воздействии температуры выше + 60° С в них проявляется тепловое старение, приводящее к ухудшению электрических параметров при низких температурах наблюдается значительное понижение обратного сопротивления. Кремниевые выпрямители могут работать при температуре до -1- 200° С. С точки зрения работы при высоких частотах кремниевые диоды имеют перед германиевыми преимущества, заключающиеся в большей чувствительности к слабым сигналам (пороговое напряжение у первых 0,01 В, у вторых от 0,1 до 0,25 В). Характеристики кремниевых вентилей, возможность получения больших выпрямленных мощностей в установках малых габаритов, особенно при использовании искусственного охлаждения, делают их исключительно прогрессивными. Поскольку кремний и германий являются элементами IV группы таблицы Менделеева, дырочная проводимость в них создается примесями элементов третьей группы, а электронная — элементов пятой группы. Для кремниевых полупроводников часто применяют алюминий, бор, для германиевых — индий в качестве акцепторной примеси мышьяк и сурьма (элементы V группы) — в качестве донорных примесей. [c.284]

Создать р-п-переход механическим соединением двух полупроводников с различным типом электропроводности невозможно, электронно-дырочные переходы получают путем введения в полупроводник донорной и акцепторной примесей таким образом, чтобы одна часть полупроводника обладала электронной, а другая — дырочной электропроводностью. [c.280]

Рассмотрим две отдельно взятые области электронного и дырочного полупроводников, показанные на рис. 8.9, а. Основные носители заряда в полупроводнике /г-типа — электроны (на рис. 8.9,а обозначены знаком минус), а в полупроводнике р-типа—дырки (на рис. 8.9, а обозначены знаком плюс). Ионизированные атомы донорной и акцепторной примеси обозначены соответственно знаками плюс и минус в кружочках. Неосновные носители в электронном и дырочном полупроводниках не обозначены, так как их концентрация очень мала в сравнении с концентрацией основных носителей. [c.280]

Энергетические уровни (локальные уровни) донорных примесей при малой концентрации располагаются в запрещенной зоне, вблизи от зоны проводимости и отделены от нее узкой полосой значений энергии 1 д. Энергия W ионизации донора — минимальная энергия, необходимая для перевода электрона с донорного уровня в зону проводимости (рис. 13.1, б). Введение акцепторов сопровождается образованием локальных уровней, приподнятых над валентной зоной на величину (рис. 13.1, в), которая представляет собой минимальную энергию, необходимую для перевода электрона, валентной зоны на локальный акцепторный уровень. Заметим, что в энергетической диаграмме по оси ординат откладываются значения энергии электрона, тогда как абсцисса на диаграмме масштаба не имеет. [c.173]

Примесями могут быть различные вещества, например в кристалле германия могут содержаться мышьяк, сурьма, инднй и др. Примеси имеют свои энергетические уровни. Различают примеси донорные и акцепторные. Донорные примеси имеют энергетические уровни, располагающиеся в запрещенной зоне вблизи дна зоны проводимости. В связи с этим уже при сравнительно низкой температуре энергия теплового возбуждения электронов достаточна для перехода их с уровня примеси в зону проводимости, что приводит к возрастанию в пей концентрации электронов и увеличению электропроводности полупроводника. Акцепторные примеси имеют уровни, располагающиеся в запрещенной зоне вблизи потолка валентной зоны. Электроны валентной зоны легко переходят на акцепторный уровень, оставляя в валентной зоне дырки, которые также участвуют в электропроводности. [c.57]

Примеси I, II, VI групп и переходные металлы образуют несколько альтернативных глубоких локальных уровней энергии в запрещенной зоне кремния и германия. Глубокие состояния, как правило, возникают, когда основной вклад в энергию связи дает не электрическое притяжение, ослабленное диэлектрической проницаемостью (водородоподобное приближение), а короткодействующий потенциал, который определяется химической природой примеси. Мелкие донорные состояния можно считать отщепивщимися от зоны проводимости, а мелкие акцепторные состояния — от валентной зоны. Глубокие состояния принадлежат в равной мере обеим зонам и могут быть и донорными, и акцепторными. Положение экспериментально определенных энергетических уровней некоторых примесей из этих групп в запрещенной зоне кремния и германия приведены на рис. 3.16 и рис. 3.17, соответственно. [c.123]

А1А , А18Ь, ОаР, ОаАз, ОаЗЬ, 1пР, 1пА5, 1п5Ь. По ряду свойств эти химические соединения близки к полупроводниковым материалам — Ое и 51. Так, подвижность носителей заряда в них достигает больших значений ширина запрещенной зоны также велика, а вводимые примеси изменяют механизм электропроводности, поскольку некоторые атомы II группы (2п, Сс1) являются акцепторными, а VI группы (5е, Те) — донорными примесями. [c.390]

Предположим теперь, что вместо донорной примеси имеется N0 акцепторных атомов в единице объема, уровни энергии которых расположены непосредственно над потолком ва-дентной зоны. Снова считаем, что уровень Ферми проходит над потолком валентной зоны на высоте, составляющей не-сколыко коТ. Тогда почти все акцепторные уровни будут заняты электронами из валентной зоны, т. е. примесные атомы будут ионизированными, причем в валентной зоне появится N0 дырок [c.117]

Легируют пленки гидрогенизированного аморфного кремния в процессе их роста атомами фосфора или бора (соответственно донорная и акцепторная примеси), для чего добавляют к силану газообразные фосфин РНз или диборан ВаНв. Молекулы этих газов, как и молекулы силана, разлагаются в плазме тлеющего разряда, в результате чего их атомы попадают в растущую пленку а-51 Н. [c.16]

Как уже указывалось, особенностью гидрогенизированного аморфного кремния является возможность эффективного управления его электрическими свойствами легированием донорной или акцепторной примесью. Зависимость удельной электропроводности о гидрогенизированного аморфного кремния при комнатной температуре от состава газовой смеси показана на рис. 7 (на оси ординат отложены соотношения концентраций N диборан — силан и фосфин — силан). Пленки а-51 Н наносились раз,ложением силана в тлеющем разряде количество легирующей примеси регулировалось контролируемым изменением содержания в газовой смеси фосфина и диборана (соответственно при легировании фосфором и бором). Как видно из рис. 7, нелегированный гидрогенизирован- [c.17]

Образовавшийся объемный положительный заряд нескомпенсированных ионов донорной примеси будет препятствовать дальнейшей диффузии дырок из р-области в п-область. Отрицательный объемный заряд ионов акцепторной примеси препятствует диффузии электронов в р-область, нескомпенсированные ионы примеси создают на гранште раздела для основных носителей заряда потенциальный барьер, преодолеть который могут только те основные носители, которые обладают достаточной кинетической энергией (рис. 3.17, в). [c.68]

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]

Для получения германия с определенными электрическими свойствами в чистый германий вводят незначительные донорные (As, Sb, Р) или акцепторные (В, А1, Ga, In) примеси. Плавка германия ведется в ниертпой атмосфере или в вакууме. [c.531]

Второй метод основан на изменении скорости вытягивания затравки из расплава, содержащего акцепторные и донорные примеси. Дело в том, что объем входящих в растущий кристалл примесей зависит не только от их содержания в расплаве, но и от скорости вытягивания. Величина коэффициента распределения си (отношение концентраций нрнмесей в твердой и жидкой фазах) для донорных примесей выше, чем для акцепторных. Так, при использ овании для германия доноров Р и As величина /С,,асп = = 0,12 н- 0,14, а акцептора In = 0,001. Допустим, что в расплаве доиорные примеси содержатся в избытке по сравнению с акцепторными, тогда ирн медленном вытягивании монокристалла в нем будет получаться г-область, а при быстром р-область. Это объясняется тем, что при малой скорости вытягивания акцепторная примесь, вытесняемая в жидкую фазу, успевает диффундировать в расплаве и его состав выравнивается. [c.184]

Четвертый метод — диффузии сводится к lla ыы e-ниго поверхностного слоя полупроводника при достаточно высокой температуре донорной или акцепторной примесью из газовой фазы, или из предварительно напыленного слоя. Получение заданных размеров и формы р- -перехода достигается применением масок. Рассмотренные методы применяют также для получения в кристалле областей с различной величиной удельной проводимости. [c.185]

Сурьмянистый индий. Полупроводник этого типа получают сплавлением компонентов, после чего сплав подвергают зонной плавке для удаления посторонних примесей. Монокристаллы получают вытягиванием из расплава. Температура плавления = 523° С, энергия запрещенной зоны невелика, = 0,18зв. Основная акцепторная-при-месь — цинк, донорная — теллур. Энергия активации доноров порядка 10 эв. Подвижность электронов достигает огромной величины [c.195]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...