Температурная зависимость проводимости полупроводников

Какова температурная зависимость проводимости полупроводников и чем она обусловлена [c.186]

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]

Температурная зависимость проводимости полупроводников [c.66]

Экспоненциальный закон изменения концентрации свободных носителей зарядов в полупроводниках при изменении температуры объясняет принципиальное различие между температурной зависимостью проводимости полупроводников и металлов. У последних концентрация свободных носителей практически не зависит от температуры. [c.66]

Рис. 1-5. Температурная зависимость проводимости полупроводника при различных концентрациях примесей N1

В общем случае температурная зависимость проводимости обусловлена как ростом концентрации носителей, так и возрастанием подвиж ности и,1 или Up). Величина подвижности на много ниже, чем у неорганических полупроводников для полимеров и = 10 10 см в-сек. [c.208]

Численные значения ширины запрещенной зоны, определенные для одного и того же полупроводника по температурной зависимости проводимости и по оптическому краю поглощения, в большинстве случаев близки друг к другу, но могут и отличаться, особенно у полупроводников с ионной кристаллической решеткой. [c.246]

Диэлектрики и полупроводники качественно подобны и те и другие имеют энергетическую щель в спектре электронных состояний. Однако в полупроводниках эта щель (запрещенная зона) гораздо меньше. Поэтому проводимость полупроводников заключена в широком интервале, разделяющем проводимость металлов и диэлектриков. Например, для кремния при 300 К а=5-10 См/м, а для германия а=2,5 См/м, что в 10 —10 раз превышает проводимость диэлектриков и в то же время в 10 —10 раз уступает проводимости металлов. Зависимость о Т) полупроводников лишь в исключительных случаях и в небольшом температурном интервале может носить металлический характер как правило, и в полупроводниках, и в диэлектриках температурные зависимости проводимости подобны. Ширина энергетической щели в германии равна 0,72 эВ, а в кремнии 1,12 эВ, в то время как в алмазе — диэлектрике е такой же кристаллической структурой — запрещенная зона равна 7 эВ. Таким образом, с точки зрения зонной теории полупроводники принципиально отличаются от металлов наличием энергетической щели, в то время ак между полупроводниками и диэлектриками есть только количественное отличие. Считается, что при Д < 2—3 эВ кристалл можно отнести к полупроводникам, а при больших — к диэлектрикам. [c.16]

На рис. 9.2 у вырожденного полупроводника (кривая 3) концентрация свободных носителей заряда не зависит от температуры и температурная зависимость проводимости определяется зависимостью их подвижности от температуры. [c.67]

Таким образом, у полупроводника в противоположность металлу проводимость не может служить мерой частоты столкновений. Часто бывает полезно выделить в выражении для проводимости сомножитель, температурная зависимость которого отражает только изменение частоты столкновений. Для этого определяют подвижность [х носителя тока, равную отношению дрейфовой скорости, которой он достигает в поле Е, к напряженности поля = [х . Если п — концентрация носителей, а q—их заряд, то плотность тока равна ] = = nqv , и, следовательно, проводимость связана с подвижностью соотношением а = nq i. Понятие подвижности не имеет большого самостоятельного значения при описании металлов, поскольку подвижность в них просто пропорциональна проводимости, причем коэффициент пропорциональности не зависит от температуры. Однако оно играет важную роль при описании полупроводников (или любых других проводников, где концентрация носителей может меняться, например электролитов), позволяя разделить два различных источника температурной зависимости проводимости. Польза понятия подвижности выявится, когда мы станем рассматривать в гл. 29 свойства неоднородных полупроводников. [c.185]

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]

Температурная зависимость электропроводности (на постоянном токе). Предположим, что плотность состояний в аморфном полупроводнике имеет вид, изображенный на рис. 11.6. В рамках этой модели плотности состояний следует различать три механизма проводимости. [c.360]

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]

На рис. 8.4 представлена температурная зависимость полупроводника с различной концентрацией примеси. Повышение удельной проводимости полупроводника с увеличением Т в области низких температур обусловлено увеличением концентрации свободных носителей заряда за счет ионизации примеси (рис. 8.4, участки аЬ, de, kl). [c.272]

При дальнейшем повышении температуры наступает истощение примеси — полная ее ионизация. Собственная же электропроводность заметно еще не проявляется. В этих условиях концентрация свободных носителей практически от температуры не зависит и температурная зависимость удельной проводимости полупроводника [c.273]

Температурная зависимость подвижности носителей. Согласно экспериментальным данным у некоторых полупроводников и даже диэлектриков — веществ со значительно меньшей удельной проводимостью, чем металлы, подвижность носителей может быть на несколько порядков больше, т. е. электроны в плохо проводящих кристаллах могут двигаться более свободно, чем в металлах. Подвижность носителей заряда [c.240]

Температурная зависимость удельной проводимости полупроводников. Рассмотрев влияние температуры на концентрацию и подвижность носителей заряда, можно представить и характер изменения удельной проводимости при изменении температуры. В полупроводниках С атомной решеткой (а также в ионных кристаллах при повышенных температурах) подвижность меняется при изменении температуры сравнительно слабо (по степенному закону), а концентрация — очень сильно (по экспоненциальному закону). Поэтому температурная зависимость удельной проводимости подобна [c.242]

Сравнение результатов, полученных в этом параграфе, с результатами предыдущего параграфа показывает, что между металлами и полупроводниками существует принципиально важное отличие. В то время как у металлов концентрация носителей заряда практически не зависит от температуры и температурная зависимость их проводимости целиком определяется температурной зависимостью подвижности носителей, в полупроводниках, наоборот, концентра-19 ) [c.190]

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]

Резистивные пасты. В резистивных пастах функциональные материалы являются комбинацией проводников, изоляторов и полупроводников, в проводниках сопротивление композиции определяется главным образом свойствами контактов между металлическими частицами. В резистивных композициях истинная картина механизма проводимости неизвестна, но исходя из величин сопротивления, чувствительности резисторов к напряжению и характера температурной зависимости можно сделать вывод, что контакты между частицами имеют полупроводниковую природу. [c.471]

Удельная электрическая проводимость полупроводника, как показано в 9.2, определяется концентрацией и подвижностью свободных носителей заряда, значения которых зависят от температуры. Причем для концентрации свободных носителей заряда характерна экспоненциальная температурная зависимость, а для подвижности — степенная. [c.66]

Повышение удельной проводимости кремния с увеличением Т в области низких температур обусловлено увеличением концентрации свободных носителей заряда — электронов за счет ионизации донорной примеси. При дальнейшем повышении температуры наступает истощение примеси — полная ее ионизация. Собственная же электропроводность кремния заметно еще не проявляется. В этих условиях концентрация свободных носителей практически от температуры не зависит и температурная зависимость удельной проводимости полупроводника определяется зависимостью подвижности носителей от температуры. Наблюдаемое в этой области температур уменьшение удельной проводимости кремния с увеличением температуры происходит за счет рассеяния свободных носителей заряда на тепловых колебаниях решетки. Однако возможен и такой случай, когда область истощения примеси оказывается в интервале температур, где основным механизмом рассеяния является рассеяние на ионах примеси. Тогда удельная проводимость полупроводника [c.67]

Селен в отличие от других полупроводников обладает аномально температурной зависимостью концентрации свободных носителей за ряда она уменьшается с ростом температуры (рис. 14.2, а) подвиж ность свободных носителей заряда при этом возрастает (рис. 14.2, б) Температурная зависимость удельной проводимости селена представ лена на рис. 14.2, в. [c.98]

Рис. 5-1-10. Температурная зависимость удельной проводимости собственного полупроводника (Ое).

Халькогениды таллия в твердой фазе обладают высокой фоточувствительностью и имеют термоэлектрические свойства, приемлемые для практического использования в полупроводниковых устройствах. Плавление большинства из этих соединений не приводит к суш ественному изменению полупроводниковых свойств характер температурной зависимости электропроводности в жидкой фазе остается типичным для полупроводников [1—4]. Наблюдающаяся в ряде сплавов системы Т1 — Те проводимость ге-типа, крайне редко встречающаяся в проводящих расплавах, позволяет рассматривать соединения таллия с теллуром как перспективный материал для отрицательных ветвей жидких термоэлектрических генераторов. Попытки легирования расплавленных соединений систем Т1 — Se, TI — Те показали принципиальную возможность направленного изменения термоэлектрических свойств расплавленных полупроводников [5—6]. Однако для характеристики расплавленных халькогенидов таллия как возможного материала для жидких термоэлектрических генераторов необходимы сведения о важном параметре — коэффициенте теплопроводности. Этот параметр не только определяет термоэлектрическую добротность материала, но и является одной из важнейших характеристик жидкости, зависящей от ее структуры и характера движения ее структурных элементов. За исключением отдельных данных, для системы Т1 — Те [7] обнаружить в литературе сведения о теплопроводности расплавленных халькогенидов таллия не удалось. [c.34]

Существуют достаточно убедительные доказательства ) того, что электропроводность галогенидов является полностью ионной. Это не следует из характера температурной зависимости, ибо электронная проводимость в полупроводниках обычно подчиняется такому же температурному закону. Вообще говоря, существование ионной проводимости может быть установлено только при помощи ряда косвенных экспериментов, которые будут рассмотрены нами в связи с полупроводниками. Окислы, сульфиды и селениды обычно обладают некоторой электронной проводимостью. [c.68]

Аморфные ковалентные полупроводниковые сплавы образуются в широком интервале составов, в частности из элементов IV, V и VI групп периодической системы. Они ведут себя как собственные полупроводники с низкой подвижностью носителей для температурной зависимости их проводимости характерно наличие энергии активации, так же как при ионной проводимости [см. соотношение (19.12)]. [c.416]

Температурная зависимость проводимости. Отличительной особенностью полупроводников является рост их проводимости с температурой. Повышение, температуры полупроводника с атомной решеткой сравнительно слабо сказывается на подвижности и, но оказывает сильное влияние на концентрацию носителей. Значе1н1я энергии ионизации доноров и акцепторов значительно ниже энергии запрещенной зоны Fo, поэтому при невысоких температурах проводимость [c.174]

В полупроводниках Э. осуществляется движением электронов проводимости и дырок (см. Зонная теория), подвижность к-рых на много порядков превышает подвижность ионов. В соответствии с этим Э. у полупроводников намного больше, чем у диэлектриков она составляет при комнатной темп-ре 10 —10 Ом см и сильно зависит от хим. состава и наличия примесей. Температурная зависимость Э. полупроводников определяется в осн. быстрым повышением концентрации электронов и дырок с ростом темп-ры, описываемым экспоненц. законом (2), подвижность при этом также меняется, но обычно значительно медленнее, по степенному закону. В неупорядоченных полупроводниках возможна также прыжковая проводимость. Э. полупроводников сильно зависит от внеш. воздействий (маги, поля, освещения, ионизирующего облучения, давления и др.). [c.590]

Рис. Г/.5. Температурная зависимость логарифма проводимости германия при различных концентрациях трехвалентных и пятивалентных примесей [2]. Температурная зависимость проводимости особенно чувствительна к концентрации носителей. Содержание примесей влияет на концентрацию носителей при низких температурах, однако при высоких температурах концентрация носителей определяется собственными свойствами чистого кристалла полупроводника. ГЗ собственной области в температурной зависимости проводимости доминирует мнол<итель ехр(—Eg 2kвT), фигурирующий в выражении для концентрации носителей ( г — ширина энергетической щели). Поэтому график зависимости логарифма проводимости от обратной температуры в собственной области имеет вид прямой линии. Воспользуйтесь приведенными данными для оценки Ширины энергетической щели германия. Ответ 0,7 эВ.)

В предыдущей главе при обсуждении вклада электронов проводимости в теплопроводность и теплоемкость металлов было установлено, что электронный газ в металлах является сильно вырожденным. Поскольку в этом случае концентрация электронов от температуры практически не зависит, температурная зависимость электропроводности металла o=e/ip, определяется зависимостьк> подвижности от Т. В области высоких. температур в металлах, так же как и в полупроводниках, доминирует рассеяние электронов на фононах. Выше было показано, что для вырожденного электронного газа подвижность, обусловленная рассеянием на фононах, обратно пропорциональна температуре (7.164). [c.255]

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]

Влияние в пругого рассрявня. Бели доминирующим процессом сбоя фазы является неупругре рассеяние, то т, растёт с понижением Т и всё большее число петлеобразных участков траекторцй с. размерами L даёт вклад в До. При этом абс. величина До увеличивается, а сама проводимость уменьшается согласно (2). Этим, в частности, объясняется появление минимума на температурной зависимости сопротивления метал-лич. плёнок и вырожденных полупроводников. Рост сопротивления при понижении Т — результат совместного проявления поправок разной природы, возникающих как за счёт эффектов С. л., так и межэлектронного взаимодействия. [c.551]

ПОЛУПРОВОДНИКИ — веш ества, промежуточные между проводниками и диэлектриками (изоляторами), с резко выраженной зависимостью их электропроводности от теми-ры, существенпой зависимостью от количества и природы примесей, воздействия электрич. поля, света и др. внешних факторов. Различие проводников, П. и изоляторов объясняет зонная теория в чистых П. и электронных изоляторах между валентно зоной и зоной проводимости HsieeT H запрещенная зона энергий (в П. она < 5 эв, в изоляторах 5 эв) в проводниках последняя отсутствует (зоны могут даже перекрываться). Миним. ширина заиреш енной зоны, вместе с др. данными о зонной структуре, определяет электропроводность, фотопроводимость, температурные зависимости параметров и др. св-ва П. [c.33]

Данные о температурных зависимостях оптических параметров твердых тел при повышенных температурах (350-Ь2000 К) в литературе разрозненны и немногочисленны. Исключением являются материалы, широко применяемые в микротехнологии (монокристаллы кремния, арсенида галлия, сапфира и т.д.), которые исследовались во многих лабораториях. Для материалов, применяемых в инфракрасной технике, также имеются многочисленные экспериментальные данные, однако они относятся к узкому диапазону температур (—30-Ь50 °С). Исследования оптических свойств металлов, полупроводников и диэлектриков, проводимые в последние десятилетия в области повышенных температур, обусловлены потребностями технологии. Можно надеяться на то, что применение методов ЛТ в исследованиях и промышленности будет способствовать проведению систематических исследований в этом направлении. [c.73]

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]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...