Физические основы электроники. Глазачев А.В - 11 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТПУ | Томск

Составители: 

Рубрика: 

А.В. Глазачев, В.П. Петрович. Физические основы электроники. Конспект лекций
11
Если в кристаллическую решетку полупроводника
кремния ввести атомы примеси, например индия (
In
),
принадлежащего к III группе периодической системы эле-
ментов Менделеева, и следовательно имеющего на наруж-
ной электронной оболочке три валентных электрона, то
эти три валентных электрона устанавливают прочные ко-
валентные связи с тремя соседними атомами кремния из
четырех (рис. 1.10).
Одна из связей остается не заполненной из-за отсут-
ствия необходимого электрона у атома примеси. Поэтому
заполнение этой свободной связи может произойти за счет
электрона, перешедшего к атому примеси от соседнего
атома основного полупроводника при нарушении какой-
либо связи. При этом атом примеси, приобретая лишний
электрон, становится отрицательно заряженным ионом, а
дырка, образовавшаяся в атоме основного полупроводни-
ка, имея единичный положительный заряд, может пере-
мещаться от одного атома полупроводника к другому внутри кристалла, участвуя в тепловом движе-
нии; взаимодействуя с электрическими и магнитными полями, а также под действием градиента кон-
центрации. Такой тип проводимости называется дырочным и обозначается буквой
p
(позитивный, по-
ложительный тип проводимости), а полупроводник называется полупроводником р-типа.
Следует отметить, что
отрицательно заряженные ио-
ны акцепторной примеси в по-
лупроводнике р-типа не могут
перемещаться внутри кристал-
ла, так как находятся в узлах
кристаллической решетки и
связаны межатомными связями
с соседними атомами полупро-
водника. В целом полупровод-
никовый кристалл остается
электрически нейтральным,
так как количеству образовав-
шихся дырок строго соответ-
ствует количество отрицатель-
но заряженных ионов примеси.
Для полупроводника р-типа
диаграмма распределения
электронов по электрическим уров-ням будет иметь вид, представленный на рис. 1.11, а.
Вероятность захвата электрона и перехода его в валентную зону возрастает в полупроводниках
p-типа, поэтому уровень Ферми здесь смещается вниз, к границе валентной зоны (рис. 1.11, б).
Следует отметить, что при очень больших концентрациях примесей в полупроводниках уровень
Ферми может даже выходить за пределы запрещенной зоны либо в зону проводимости (в полупровод-
никах n-типа) либо в зону валентную (в полупроводниках p-типа). Такие полупроводники называются
вырожденными.
1.6. Процессы переноса зарядов в полупроводниках
В полупроводниках процесс переноса зарядов может наблюдаться при наличии электронов в зоне
проводимости и при неполном заполнении электронами валентной зоны. При выполнении данных ус-
ловий и при отсутствии градиента температуры перенос носителей зарядов возможен либо под дейст-
вием электрического поля, либо под действием градиента концентрации носителей заряда.
Рис. 1.10. Структура полупроводника
с акцепторными примесями
W
n
f
p
f
0
0
0
,
1
,
1
5
,
0
K
T
0
>
K
T
0
=
F
W
п
W
в
W
Рис. 1.11. Зонная диаграмма (а) и распределение электронов
по энергетическим уровням (б) полупроводника с акцепторными примесями

Страницы