Физика. Строение и физические свойства вещества. Барсуков В.И - 40 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

ны. Соответственно говорят, что такой полупроводник обладает электронной проводимостью или является полупровод-
ником
n-типа.
Атомы примеси (фосфора), поставляющие электроны проводимости, называются
донорами.
В полупроводниках с примесью, валентность которой на единицу меньше валентности основных атомов (например,
кремний – трёхвалентный бор), возникают носители тока только одного вида – дырки. Проводимость в этом случае назы-
вается дырочной, а полупроводник принадлежит к
p-типу. Примеси, вызывающие возникновение дырок, называются ак-
цепторными
.
Примеси искажают поле решётки, что приводит к возникновению на энергетической схеме
примесных уровней, распо-
ложенных в запрещённой зоне кристалла. Для полупроводников
n-типа примесные уровни называются донорными, для по-
лупроводников
p-типа акцепторными (рис. 5.14).
Уровень Ферми
E
f
в полупроводниках n-типа располагается в верхней половине запрещённой зоны, а в полупровод-
никах
p-типа – в нижней половине запрещённой зоны. При повышении температуры уровень Ферми в полупроводниках
обоих типов смещается к середине запрещённой зоны
.
Донорные и акцепторные уровни оказывают существенное влияние на электрические свойства кристаллов в том
случае, если они расположены достаточно близко, соответственно, ко дну зоны проводимости или к потолку валентной
зоны (рис. 5.14).
При повышении температуры концентрация примесных носителей тока быстро достигает насыщения. Это означает,
что практически освобождаются все донорные или заполняются все акцепторные уровни. Вместе с тем по мере роста
температуры всё в большей степени начинает сказываться собственная проводимость полупроводника, обусловленная
переходом электронов непосредственно из валентной зоны в зону проводимости.
Рис. 5.14
Таким образом, при высоких температурах проводимость полупроводника будет складываться из примесной и собствен-
ной проводимостей.
При низких температурах преобладает примесная, а при высоких – собственная проводимость.
На базе полупроводников, для выпрямления токов или усиления напряжения и мощности, изготавливаются устрой-
ства, называемые полупроводниковыми диодами или триодами – транзисторами.
Основным элементом полупроводниковых приборов является так называемый
np
−
-переход. Он представляет собой
тонкий слой на границе между двумя областями одного и того же кристалла, отличающимися типом примесной проводимо-
сти. Для изготовления такого перехода берут, например, монокристалл из очень чистого германия с электронным механиз-
мом проводимости. В вырезанную из кристалла пластинку вплавляют с одной стороны кусочек индия. Во время этой опера-
ции атомы индия диффундируют в германий на некоторую глубину. В той области, в которую проникают атомы индия,
проводимость германия становится дырочной. На границе этой области возникает
np
−
-переход. Его особенностью являет-
ся неодинаковость сопротивления в прямом и обратном направлениях, что позволяет использовать
np − -переход для вы-
прямления переменного тока.
Полупроводниковый триод, или транзистор, представляет собой кристалл с двумя
np − -переходами. Средняя часть
транзистора называется
базой. Прилегающие к базе с обеих сторон области с иным, чем у неё, типом проводимости обра-
зуют
эмиттер и коллектор.
На рис. 5.15 показана схема включения транзистора типа npn
−
−
в цепь усилителя. На переход эмиттер – база по-
даётся постоянное смещающее напряжение
U
э
в прямом направлении, а на переход база – коллектор – постоянное сме-
щающее напряжение
к
U в обратном направлении. Усиливаемое переменное напряжение
вх
U подаётся на небольшое
входное сопротивление
вх
R . Усиленное напряжение снимается с выходного сопротивления
вых
R . При указанных на схе-
ме знаках смещающих напряжений сопротивление перехода эмиттер – база невелико, сопротивление же перехода база –
коллектор, напротив, очень велико. Это позволяет взять в качестве
вых
R сопротивление большой величины. Протекание
Запрещённая
зона
Валентная
зона
Акцепторные
уровни
Донорные
уровни
E
f
E
f
а)
б)
Зона
проводимости

Страницы