Физические основы микроэлектроники. Базир Г.И. - 77 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

УлГТУ | Ульяновск

Составители: 

Рубрика: 

76
1. Предполож им, что последняя зона, в которой есть электроны, заполнена час-
тично. Эта зона заполняется валентными электронами, поэтому она называется
валентной зоной. Под действием, например, электрического поля электроны,
занимающие уровни вблизи границы заполнения, будут ускоряться и перехо-
дить на более высокие свободные уровни той же зоны. В кристалле потечет ток.
Следовательно,
кристаллы с час тично заполненной валентной зоной хо-
рошо проводят электрический ток. Рассмотрим Na – натрий.
11 электронов распределены по состояниям следующим образом:
1622
3221 spss .
Пр и объединении атомов в кристалл энергетические уровни атомов пре-
вращаются в зоны. Электроны внутренних оболочек атомов полностью запол-
няют зоны, образованные из уровней 1s, 2s, 2p, т.к. в них на 2N, 2N и 6N со-
стояний приходится 2N, 2N и 6N электронов.
Валентная зона образована их 3s состояний, в ней имеется всего 2N со-
стояний, на которые приходится N электронов. Следовательно,
в кристалличе-
ской решетке валентная зона заполнена на половину. Аналогичным образом за-
полняются зоны и у других щелочных металлов. Вс е вышесказанное относится
к Т=0 К.
2. Допустим, что v-зона заполнена полностью, но она перекрывается со сле-
дующей разрешенной зоной, не занятой электронами. При приложении элек-
трического поля электроны будут переходить на
уровни свободной зоны и воз-
никнет ток.
Рассмотрим Mg –
2622
3221 spss (12 электронов). В кристаллическом магнии ва-
лентные электроны полностью заполняют 3s-зону, однако, эта зона перекрыва-
ется со следующей свободной разрешенной зоной, образованной из 3р-уровней.
3. Рассмотрим случай, когда v-зона заполнена полнос тью и отделена от сле-
дующей за ней свободной зоной широкой (
э
В
3f ) запрещенной зоной (энерге-
тической щелью).
Электрическое поле не может изменить энергии электронов в заполнен-
ной зоне. Следовательно, вещество с заполненной полнос тью валентной зоной
– диэлектрик.
Рассмотрим NaCl:
)221(
622
pssNa
+
)33221(
62622
pspssCl
−
.
Последняя заполненная зона – зона 3р
−
Cl , следующая за ней свободная
зона – зона 3s
+
Na . Энергетическая щель между ними 9 эВ.
Если запрещенная зона
э
В
Eg
32 ÷p , то кристалл называется полупро-
водником. В полупроводниках за счет тепловой энергии kT часть электронов
оказывается переброшенной в свободную зону, называемую зоной проводимо-
сти
c
E . Пр и очень низких температурах полупроводник становится диэлектри-
ком.
Между металлами и диэлектриками существует принципиальное различие, а
между диэлектриками и полупроводниками – только качественное.

Страницы