ВУЗ:
Составители:
Рубрика:
3
1. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
1.1. Электронно-дырочный переход
Для объяснения работы электронных полупроводниковых приборов
можно использовать упрощенные модели, позволяющие понять сущность
происходящих процессов. Напомним, что атомы вещества можно
упрощенно рассматривать как состоящие из положительно заряженного
ядра и вращающихся вокруг него по орбитам электронных оболочек
отрицательно заряженных электронов, причем заряд ядра равен числу
электронов, вращающихся вокруг него, т.е. суммарный заряд атома равен
нулю. В первой (ближайшей к ядру) электронной оболочке находятся два
электрона, в других – по 8, а в последней – от 1 до 8. При небольшом числе
электронов во внешней оболочке их связи с ядром и между собой
ослаблены, и электроны легко, даже при небольшой
дополнительной
энергии, уходят от атома. Если же количество электронов в последней
оболочке составляет 6 или 7, то их внутренние связи настолько сильны,
что оторвать электрон от ядра очень трудно. Особенно крепки связи в
атоме при нахождении на орбите всех 8 электронов.
У полупроводников (германий Ge, кремний Si) во внешней оболочке
вращаются 4 электрона, их атомы находятся в
узлах кристаллической
решетки и каждый из них обменивается с соседним атомом одним
электроном (они движутся по орбитам захватывающим оба атома). Таким
образом получается, что на внешней орбите находятся 8 электронов и
система устойчива к внешнему воздействию.
Если в некоторые из узлов кристаллической решетки вместо атомов
германия поместить атомы пятивалентной сурьмы (Sb) – рис.1,
а, то
появляющийся при взаимодействии с атомами германия девятый электрон
переходит на
следующую (еще более
удаленную от ядра)
электронную оболочку.
Его связь с атомом
ослабляется, и он легко
может уйти от него.
Однако в пространстве
полупроводника общее
число электронов
продолжает оставаться
равным суммарному
заряду ядер, находящихся в узлах кристаллической решетки и
полупроводник продолжает оставаться электрически нейтральным.
Полупроводники, в которых значительное число электронов слабо связано
с атомами, называются полупроводниками n-типа или типа n.
а
Sb
Ge
Ge Ge
Ge
In
Ge
Ge Ge
Ge
б
Рис.1.
1. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
1.1. Электронно-дырочный переход
Для объяснения работы электронных полупроводниковых приборов
можно использовать упрощенные модели, позволяющие понять сущность
происходящих процессов. Напомним, что атомы вещества можно
упрощенно рассматривать как состоящие из положительно заряженного
ядра и вращающихся вокруг него по орбитам электронных оболочек
отрицательно заряженных электронов, причем заряд ядра равен числу
электронов, вращающихся вокруг него, т.е. суммарный заряд атома равен
нулю. В первой (ближайшей к ядру) электронной оболочке находятся два
электрона, в других по 8, а в последней от 1 до 8. При небольшом числе
электронов во внешней оболочке их связи с ядром и между собой
ослаблены, и электроны легко, даже при небольшой дополнительной
энергии, уходят от атома. Если же количество электронов в последней
оболочке составляет 6 или 7, то их внутренние связи настолько сильны,
что оторвать электрон от ядра очень трудно. Особенно крепки связи в
атоме при нахождении на орбите всех 8 электронов.
У полупроводников (германий Ge, кремний Si) во внешней оболочке
вращаются 4 электрона, их атомы находятся в узлах кристаллической
решетки и каждый из них обменивается с соседним атомом одним
электроном (они движутся по орбитам захватывающим оба атома). Таким
образом получается, что на внешней орбите находятся 8 электронов и
система устойчива к внешнему воздействию.
Если в некоторые из узлов кристаллической решетки вместо атомов
германия поместить атомы пятивалентной сурьмы (Sb) рис.1,а, то
появляющийся при взаимодействии с атомами германия девятый электрон
переходит на
следующую (еще более
удаленную от ядра) Ge Ge
электронную оболочку.
Его связь с атомом
Ge Sb Ge Ge In Ge
ослабляется, и он легко
может уйти от него.
Однако в пространстве Ge Ge
полупроводника общее
число электронов
продолжает оставаться а б
Рис.1.
равным суммарному
заряду ядер, находящихся в узлах кристаллической решетки и
полупроводник продолжает оставаться электрически нейтральным.
Полупроводники, в которых значительное число электронов слабо связано
с атомами, называются полупроводниками n-типа или типа n.
3
