Электропроводность чистых полупроводников

Электропроводность чистых полупроводников носит в основном электронный характер эффект дырочной электропроводности, эквивалентной электропроводности положительными зарядами, выражен слабо. [c.270]

Перемещение дырок осуществляется со значительно большей инерцией, чем перемещение самих электронов в зоне проводимости. Поэтому электропроводность чистых полупроводников носит в основном электронный характер эффект дырочной проводимости, эквивалентный проводимости положительными зарядами, выражен слабо. [c.316]

ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТЬ чистых ПОЛУПРОВОДНИКОВ 243 [c.243]

ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТЬ чистых ПОЛУПРОВОДНИКОВ 245 [c.245]

Очевидно, что для правильного использования термометров сопротивления нет необходимости в детальном понимании процессов электропроводности. Однако исследования, направленные на улучшение воспроизводимости результатов измерений, расширение диапазона применения термометров, едва ли будут эффективными без общего знакомства с теоретическими основами их работы. Прежде чем приступить к описанию характеристик и практического использования основных типов термометров сопротивления, рассмотрим кратко теорию электропроводности чистых металлов, сплавов и полупроводников. [c.186]

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]

Электропроводность химически чистых полупроводников называется собственной проводимостью. Она обусловливается свободными электронами, которые при достаточно высоких температурах отрываются от нейтрального атома (электронная проводимость, или проводимость п-типа), и дырками , оставшимися от ушедших электронов, которые ведут себя как положительные заряды, значение которых равно заряду электрона (дырочная проводимость или проводимость р-типа). [c.213]

Некоторые особенности теплопроводности полупроводников заслуживают специального рассмотрения. В чистых полупроводниках теплопроводность при нормальных и низких температурах определяется главным образом решеткой и поэтому обнаруживает такое же поведение, как и в неметаллах, которое уже описывалось ранее. Введение небольшого количества примесей прежде всего уменьшает фононную теплопроводность, поскольку фононы начинают испытывать рассеяние на ионах примеси, а во многих случаях также и на электронах, появляющихся из-за наличия примесей. Последний тип рассеяния во многом отличается от рассеяния на электронах, образующих вырожденную систему, когда в рассеянии участвуют только электроны с энергиями, близкими к энергии Ферми. При достаточно сильном легировании полупроводника может стать существенной и электронная теплопроводность, но, если система электронов остается невырожденной, соотношение между электропроводностью и электронной теплопроводностью имеет иной вид, чем в обычном металле. Существует еще один дополнительный механизм переноса тепла в полупроводниках. Электрон-дырочные пары, образующиеся на горячем конце сносятся в направлении градиента температуры и рекомбинируют на холодном, конце. При этом происходит перенос по полупроводнику энергии ионизации пары. [c.253]

Полупроводниковые материалы особенно чувствительны к примесям. Тысячные доли процента примесей, введенные в абсолютно чистый полупроводник, способны изменить его электропроводность в 100 тыс. раз. Поэтому к чистоте полупроводниковых материалов предъявляются очень высокие требования. Так, для нужд полупроводниковой техники необходим германий. [c.175]

Чем чище полупроводниковый материал, тем больше подвижность электронов и дырок и тем выше проводимость полупроводников. В тщательно очищенных (чистых) полупроводниках имеет место собственная электропроводность. При этом концентрации носителей тока равны друг другу, т. е. Л = Л р=Л, и выражение (1) принимает вид [c.243]

Электропроводность химически чистого полупроводника оказывается возможной в тех случаях, когда ковалентные связи в кристаллах разрываются. Например, нагревание до сравнительно невысоких температур приводит к разрыву ковалентных связей, появлению свободных электронов и возникновению собственной электронной проводимости (проводимости п-типа )) чистого полупроводника. Энергия, которая должна быть затрачена для создания в кристаллах чистых полупроводников электропроводности, называется энергией активации собственной проводимости Ее значения в электрон-вольтах для различных полупро водников указаны на рис. III.3.10 в кружках. [c.244]

Ионная эмиссия и поверхностная ионизация. С анода, изготовленного из очень чистого и слабо испаряющегося металла, происходит небольшая эмиссия положительных ионов. Она значительно усиливается, если анод содержит легко испаряющиеся примеси, особенно примеси щелочных металлов. Возможна также эмиссия отрицательных ионов с металлов, покрытых электропроводными слоями металлов или полупроводниками типа оксидов. [c.69]

Для полупроводников характерна высокая чувствительность электропроводности к внешним воздействиям (свету, потоку быстрых частиц, сильным электрическим полям и др.), а также к содержанию примесей и дефектов строения. Полупроводниковые свойства проявляются только у особо чистых веществ. На свойства полупроводников сильное влияние оказывают даже мельчайшие количества примесей. [c.378]

Для полупроводников, электропроводность которых никогда не бывает пренебрежимо малой, можно определить решеточную теплопроводность чистого материала в отсутствие рассеяния на носителях заряда, воспользовавшись следующим методом. При фиксированной температуре измеряют зависимость теплопроводности от электропроводности, изменяя степень легирования, и полученную кривую экстраполируют к нулевой электропроводности. С другой стороны, трудно отделить фононный вклад в теплопроводность [c.263]

Селен, теллур и полоний являются представителями шестой группы периодической системы элементов. Селен и теллур по своим свойствам несколько отличаются от полония. Сравнительно недавно физикам удалось показать, что ряд элементов в чистом виде является типичными полупроводниками. В табл. 8 полужирной рамкой выделены те элементы периодической системы, которые обнаруживают полупроводниковые свойства [1]. Справа от каждого элемента указана ширина запрещенной зоны, характеризующая электрические свойства полупроводника, слева — значение электроотрицательности, т. е. сила притяжения электронов в ковалентной связи. Из этих данных видно, что между указанными величинами имеется определенная корреляция. Закономерное изменение этих величин по вертикали и горизонтали свидетельствует о тесной связи между электрическими свойствами элементов и электронной структурой их атомов. Металлическая проводимость возрастает сверху вниз и справа налево, а изоляционные свойства— слева направо и снизу вверх. Теллур нри низких температурах является типичным полупроводником полупроводниковые свойства селена проявляются в громадном увеличении электропроводности под действием света (фотопроводимость) полоний к полупроводниковому классу веществ не относится. [c.78]

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]

Малая ширина запрещенной зоны между основной занятой зоной и незанятой зоной акцепторной примеси или между занятой зоной донорной примеси и незанятой основной зоной приводит к увеличению электропроводности полупроводников при воздействии на них лучистой энергии. Объясняется это тем, что энергия кванта света-фотона превосходит ширину запрещенной зоны даже большинства чистых полупроводниковых элементов. Зависимость проводимости полупроводников от освещенности может быть выражена формулой [c.279]

Иоффе и Регель [144] исследовали случаи, когда плотность полупроводников увеличивается при плавлении, и установили связь увеличения г с переходом от полупроводниковых к металлическим свойствам. Такие явления наблюдались в случае германия, кремния и некоторых полупроводниковых соединений элементов групп 1П—V (табл. 2.1). В случае теллура и разбавленных растворов селена в теллуре при плавлении объем увеличивается но выше точки плавления существует область увеличения плотности, как показано на рис. 3.2. Следует отметить, что существование максимума плотности в этих сплавах подвергалось сомнению [165, 248], но было подтверждено в более поздней работе [217]. Электропроводность увеличивается при плавлении и при дальнейшем нагревании, что отражает тенденцию к металлическому поведению. Это означает, что г увеличивается при обоих процессах, но при плавлении увеличение межатомного расстояния (главным образом, между цепочками упорядоченной структуры твердого тела) вызывает чистое увеличение объема. Более подробное обсуждение структуры жидкого теллура проведено в последующих параграфах. [c.53]

В чистом, без примесей, полупроводнике имеется равное количество свободных электронов и дырок, поэтому он обладает и электронной и дырочной электропроводностью. Так как электронов и дырок мало, сопротивление полупроводника велико и ток, протекающий через него, мал. [c.163]

С повышением температуры возрастает число разры ВОВ ковалентных связей и увеличивается количество сво бодных электронов в кристаллах чистых полупроводников Это означает, что удельная электропроводность чистых полупроводников увеличивается с повышением температуры Соответственно удельное сопротивление чистых полупро [c.244]

Во внешнем электрическом поле электроны перемещаются в сторону, противоположную направлению напря-жепности электрического поля. Положительные дырки перемещаются в направлении напряженности электрического поля, т. е. в ту сторону, куда двигался бы положительный заряд под действием электрического поля. Процесс перемещения электронов и дырок во внешнем поле происходит 110 всему кристаллу полупроводника. Электропроводность чистого полупроводника, обусловленная упорядоченным перемещением дырок, называется собственной дырочной проводимостью проводимостью р-тииа )). [c.245]

Простая модель электронного газа, созданная Друде в 1900 г., успещно предсказала законы Ома и Видемана — Франца. Однако она не объяснила зависимость электропроводности от температуры, а также магнитные свойства и малую величину электронной теплоемкости по сравнению с классическим значением 3/ . В настоящее время ясно, почему удельное сопротивление особо чистых металлов падает от типичного для комнатных температур значения 10 мкОм см до значения менее 10 з мкОм -см при температуре жидкого гелия в то время как удельное сопротивление концентрированного сплава падает всего в два раза в том же диапазоне температур. Поведение полупроводников также хорошо понято удельное сопротивление экспоненциально возрастает при уменьшении температуры, и при очень низких температурах чистые полупроводники становятся хорошими диэлектриками. Добавка в образец полупроводника небольшого количества примесей чаще всего существенно уменьшает удельное сопротивление (в противоположность чистым металлам, в которых наличие примесей ведет к увеличению удельного сопротивления). [c.187]

Полупроводниковые твердые тела >, содержащие слабо связанные электроны, по величине электропроводности занимают промежуточное положение между металлами — хорошими проводниками тепла и электричества и дизлентриками — плохими проводниками тепла и электричества. Чистые полупроводники обладают смешанной (электронной и дырочной) проводимостью. С повышением температуры число свободных электронов увеличивается, в соответствии с этим увеличивается и доля электронной проводимости. При достаточно низких температурах все полупроводники становятся диэлектриками. В этом случае теплопроводность обусловливается главным образом упругими колебаниями решетки. Поэтому отличие полупроводников от диэлектриков носит скорее количественный, чем качественный характер. [c.9]

Полупроводники в определенных условиях приобретают электропроводность, не уступающую электропроводности металлов. Такие условия создаются, если в кристалл чистого полупроводника вводится примесь с определенной электронной структурой. При введении в материал полупроводника примесей (сурьма, фосфор и т. д.), в атомах которых электронов содержится больше, чем в атомах полупроводника, в нем увеличивается число свободных электронов. Так как электроны — это основные носители электричества, то полупроводник приобретает проводимость, называемую электронной проводимостью, или проводимостью типа п (от первой буквы слова negative — отрицательный). В этом случае полупроводники называются отрицательными, или полупроводниками типа п. [c.5]

Карбидами называют соединения углерода с другими элементами. Широкое применение имеет карбид кремния Si —карборунд—ио-ликристаллический полупроводник. Карборунд получают в электрических печах при температуре 2000° С из смеси двуокиси кремния SiOa и угля. Кристаллы карборунда гексагональной структуры в чистом виде бесцветны, но благодаря примесям технический материал имеет светло-серую или зеленоватую окраску. При нормальных условиях энергия запрещенной зоны = 2,86 эв. Характер электропроводности определяется составом примесей или отклонением от стехио-метрического состава Si . Электронная проводимость получается при избытке Si, а также при наличии примесей из V группы — фосфора, мышьяка, сурьмы, висмута или азота. Дырочная проводимость достигается при избытке С и наличии примесей элементов II группы (Са, Mg) и III группы (А1, In, Ga, В). При введении примесей изменяется также окраска карборунда. Подвижность носителей низкая гг = = 100 см 1в-сек. Up = 20 см /в-сек. Порошкообразный карборунд применяют для изготовления нагревателей электрических печей с температурой до 1500° С. Кроме того, из него изготовляют нелинейные объемные резисторы — варисторы, в которых значение R падает с ростом приложенного напряжения (рис. 14.2). Нелинейность таких резисторов резко вырастает при одновременном введении небольших примесей алюминия (IM группа) и азота (V группа), вблизи точки перехода [c.188]

Следует проводить тщательное разграничение между приведенными выше определениями. Часто считают, что соединение , которое известно вначале как промежуточная твердая фаза, продолжает существовать до некоторой степени и в жидком сплаве. Примером может служить система Mg — Bi с промежуточной фазой MggBia. Против этого можно возразить, что в жидком сплаве наличие индивидуальных молекул, имеющих характер продолжительно существующих определенных групп атомов, невероятно, поскольку таких молекул нет в кристаллическом состоянии. Ближний порядок в жидком сплаве имеет случайный характер. Важно, однако, что электронное строение твердой промежуточной фазы отлично от чистого металла. В сплавах Mg-Bi с отношением атомов 3 2 распределение электронов, приблизительно соответствующее ионной формуле (Mg2+)j (Bi2-)2, по-видимому, возможно как для твердого, так и для жидкого состояний. Эта гипотеза может быть проверена при помощи электрических и магнитных измерений. Как и в полупроводниках, можно ожидать минимума электропроводности вблизи составов, отвечающих обычным валентным отношениям. [c.13]

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]

Механизм электропроводности в ионных кристаллах был предметом многократных И зобретательных теоретических исследований. Механизм чисто ионной проводимости выяснили главным образом Френкель и Шоттки, а проводимость полупроводников объяснил Вагнер. [c.39]

Исследования спиновых центров на атомарно-чистых поверхностях Si и Ge дали полезную информацию о гибридизации поверхностных атомов. К сожалению, они относятся только к поверхностям раскола, т.е. к граням (ill). Другие плоскости не изучались. В литературе имеются данные о парамагнитных центрах на поверхностях раскола кристаллических модификаций Si02, где также обнаружена регибридизация связей Si. Из-за больших ширин линий с размытой СТС менее информативны данные ЭПР для ряда соединений AIIIbv Этим, по-видимому, и исчерпывается на сегодняшний день перечень атомарно-чистых поверхностей полупроводников и диэлектриков, изученных методом ЭПР. Последнее в значительной степени связано с недостаточно высокой чувствительностью метода. По этой причине мало еще изучены температурные зависимости сигналов ЭПР и зависимости параметров линий от концентрации спиновых центров, что, как мы отмечали ранее, дало бы более полные данные о топографии спиновых центров и механизме их заполнения. Метод ЭПР не применим к атомарно-чистым поверхностям металлов, т.к. из-за их высокой электропроводности резко падает добротность резонатора. [c.157]

При таких условиях электропроводность полупроводника столь мала (в отличие от ситуации в металлах, см. т. 1, стр. 278), что возбуждающее электромагнитное поле может проникнуть в глубь образца достаточно далеко и вызвать резонанс при этом не возникает никаких трудностей, связанных с глубиной скин-слоя. С другой стороны, при таких условиях (низкие температуры, чистые образцы) число носителей, которые при тепловом равновесии способны участвовать в резонансе, может оказаться столь малым, что носители должны создаваться другим путем, например с помощью фотовозбуждения. Некоторые типичные данные, получающиеся при изучении циклотронного резонанса, представлены на фиг. 28.9. [c.194]

Т10г представляет собой полупроводник с очень большим сопротивлением при нормальной температуре, если он химически чистый и имеет стехиометрический состав. Однако удаление атомов кислорода приводит к возникновению дефектов в кристаллической решетке таких, как образование вакансий кислорода или внедрение атомов Ti, которые являются донорами электронов 15—16]. С увеличением недостатка кислорода все больше электронов может участвовать в процессе электропроводности, и сопротивление материала уменьшается. Этот эффект повышается с температурой и зависимость сопротивления от ро выражается формулой [c.36]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...