Рубрика:
3
атомом. Для того чтобы оторвать его от атома и превратить в свободный
носитель тока, требуется значительно меньшее количество энергии ΔEд, чем
энергия ΔЕ высвобождения электрона из валентной связи. Согласно зонной
теории (рис. I В), добавление пятивалентной примеси в чистый полупроводник
IV группы приводит к возникновению в запрещенной зоне вблизи дна зоны
проводимости дополнительных уровней энергии Е
Д
, с которых электроны могут
переходить в зону проводимости.
Уровни, способные отдавать электроны в зону проводимости,
называются донорными, а полупроводник с такого рода примесью называется
полупроводником n-типа (электронного типа проводимости). Уровень Ферми в
донорных полупроводниках находится вблизи примесных уровней.
Зависимость проводимости полупроводника от температуры
При нагревании проводимость полупроводников резко возрастает.
Температурная зависимость проводимости σ собственного полупроводника
определяется изменением концентрации n и подвижности электронов μ
-
и
дырок μ
+
от температуры:
σ = e ( n
-
μ
-
+ n
+
μ
+
) ( 1 )
Подвижность носителей заряда в полупроводниках зависит от
температуры сравнительно слабо и с ее возрастанием уменьшается по закону
μ ∼ T
–3/2
. Это объясняется тем, что с повышением температуры возрастает
число столкновений в единицу времени, вследствие чего уменьшается скорость
направленного движения носителей заряда в поле единичной напряженности.
Рассмотрим донорный полупроводник. Вследствие малой концентрации
электронов проводимости полупроводники подчиняются классической
статистике Максвелла-Больцмана. Поэтому в области низких температур для
концентрации электронов в зоне проводимости с одним видом примеси имеем:
n = A T
3/2
e
- ΔW / kT
, ( 2)
где А - коэффициент, не зависящий от Т; ΔW - энергия активации примеси, то
есть энергетический интервал между донорным уровнем и нижним краем зоны
проводимости ( рис. Iв) К - постоянная Больцмана.
Так как подвижность μ и множитель Т
3/2
в формуле (2) с температурой
меняются медленно по сравнению с экспоненциальным членом и в
противоположные стороны, то в рассматриваемой области низких температур
удельная проводимость примесного полупроводника изменяется по
экспоненциальному закону:
σ = B e
- ΔW / kT
, (3)
где В - величина, практически постоянная в данной области температур.
Прологарифмировав уравнение (3), получим:
lnσ = lnB – (ΔW/k)(1/T). (4)
Откладывая по оси абсцисс I / Т, а по оси ординат lnσ, получим в области
относительно низких температур (область I на рис.2) прямую, угловой
коэффициент которой ΔW/ k = tg α определяется энергией активации примеси
ΔW.
При достаточно высокой температуре практически все носители тока
перейдут с донорных уровней в зону проводимости, и концентрация свободных
электронов будет оставаться постоянной. Область II (рис.2) называется
областью "истощения примеси". В данном интервале температур проводимость
будет несколько падать из-за уменьшения подвижности носителей тока.
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 2
- 3
- 4
- 5
- 6
- …
- следующая ›
- последняя »
