Уровень Ферми в примесном полупроводнике

Уровень Ферми в примесном полупроводнике [c.115]

Положение уровня Ферми в примесных полупроводниках зависит как от концентрации примеси, так и от того, является ли примесь донорной или акцепторной. В случае донорной примеси (я-полупроводник) имеет место переход электронов донорных атомов в зону проводимости при этом концентрация электронов возрастает, что приводит к возрастанию энергии Ферми Wp и смещению уровня Ферми вверх, к зоне проводимости. Чем больше концентрация доноров, тем большее количество электронов переходит в зону проводимости и тем на большую величину смещается уровень Ферми. В случае введения в полупроводник акцепторных примесей (р-полупроводник) наблюдается обеднение электро- [c.58]

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]

Из формулы (3.42) следует, что с ростом уровень Ферми перемещается вверх (по шкале энергии) примерно с середины запрещенной зоны до расстояния порядка коТ ниже дна зоны проводим ости (при Ий Нс). Если N >N0, то система электронов в зоне проводимости становится вырожденной и поведение примесного полупроводника напоминает уже поведение металла (например, уменьшение электропроводности с ростом температуры). [c.117]

Функция Ферми-Дирака (3.2), (3.3) справедлива не только для собственных, но и для примесных полупроводников. В полупроводниках п-типа большое количество электронов переходит в зону проводимости с уровней доноров, при этом дырки в валентной зоне не появляются. Поэтому вероятность появления электрона в зоне проводимости выше вероятности появления дырки в валентной зоне. Это, очевидно, возможно в том случае, если уровень Ферми Wf будет смещен от середины запрещенной зоны Wi в сторону дна зоны проводимости. Чем выше концентрация атомов доноров в полупровод- [c.55]

При дальнейшем увеличении N нарушается неравенство (1). Из-за перекрытия волновых ф-ций электронов соседних атомов дискретные уровни уширяются настолько, что преобразуются в примесную зону. Пока в полупроводнике сохраняются уширенные примесные уровни либо обособленная от и примесная зона, уровень легирования относят к среднему (или промежуточному). При Достаточно большой концентрации примесей полностью нарушаются оба неравенства. Примесная зона продолжает расширяться, и при нёк-рой критич. концентрации Л ор она сливается как с зоной проводимости, так и с валентной зоной (рис. 1,е), Плотность состояний оказывается отличной от О практически во всей запрещённой зове полупроводника ( хвосты плотности состояний). При этом газ носителей заряда уже не подчиняется статистике Больцмана он становится вырожденным и подчиняется статистике Ферми. [c.502]

Концентрация примеси в 51 и Ое обычно не превышает 10 м . В А В полупроводниках достигается значительно более высокий уровень легирования. При этом наблюдаются три важных эффекта. Во-первых, примесные уровни взаимодействуют с другими уровнями, в результате чего они размазываются и могут слиться с краем зоны. Во-вторых, происходит возмущение края зоны, что приводит к образованию хвоста . В результате этого сужается запрещенная зона. Наконец, уровень Ферми поднимается в зону проводимости в материале п-типа или снижается в валентную зону в материале / -типа. Такой полупроводник называется вырожденным. Эти эффекты будут подробно обсуждаться в 8.2. [c.200]

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]

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 области очень низких температур, когда ионизация примесных уровней перестает быть полной, уровень Ферми занимает промежуточное положение (конкретно для донорного полупроводника) между донорным уровнем и дно.м зоны проводимости. Общий ход изменения положения уровня Ферми с температурой внутри запрещенной зоны (в отсут-ств1ие Вырожяен1ия) пю,каза1Н на рис. 43, где пунктиром обозначено положение уровня Ферми в собственной области (а — донорный образец, б — акцепторный). [c.118]

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]

Собственные и примесные полупроводники. Собств. П. содержит электроны и дырки в одинаковом кол-ве п = р — щ. Эти электроны и дырки возникли, вапр., за счёт теплового заброса электронов из валентной зоны в зону проводимости, В собств. П. уровень Ферми находится примерно посредине запрещённой зоны и определяется выражением [c.39]

Рие, в. Энергетическая схема компенсированного полупроводника. Иввилистая ЛИНИН изображает искривление дна зоны проводимости, верхняя сплошная линия — энергию дна зоны проводимости в отсутствие примесного потевииала, вижння сплошная ЛИНИН — уровень Ферми, штрих-пунктирная линия— уровень протекания. Заштрихованы области, занятые электронами (электронные капли). [c.40]

Наличие дефектов и примесей в кристалле приводит к возникновению дополнит. (примесных) энергетических уровней в запрещённой зоне. У при- месных ПП эти уровни расположены очень близко либо от валентной зоны (рис. 3, г), либо от зоны проводимости (рис. 3, д). Т. т. с аномально малым перекрытием валентной зоны и зоны проводимости наз. полуметаллами (напр., у В ширина перекрытия 10 ширины зоны). Существуют также бесщелевые полупроводники, у к-рых зона проводимости примыкает к валентной. Уровень Ферми у металлов расположен в разрешённой зоне. Ему соответствует изоэнергетич. Ферми поверхность, выделяющая область заполненных электронных состояний в р-пространстве. У ПП уровень Ферми расположен в запрещённой [c.736]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...