Оптические методы в информатике. Наний О.Е - 18 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

МГУ | Москва

Составители: 

Рубрика: 

18
В термодинамически равновесной системе значение уровня Ферми
в любой ее части одинаково. В неравновесной системе уровни Ферми
валентной зоны и зоны проводимости могут отличаться.
На рис. 2.2 изображены схемы энергетических зон в
полупроводниках с проводимостью различных типов. Зоны,
приведенные на схемах, имеют простейшую, “сферическую” форму.
Из вида зависимостей E от k следует, что
h
m
=
.
e
m
Черными
точками на схемах условно (не в масштабе) показаны уровни энергии,
занятые электронами. “Белые” точки (кружки) соответствуют
“пустым” уровням, т.е. уровням, не занятым электронами, или, говоря
иначе, “занятыми дырками”.
Схема a) на рис. 2.2 иллюстрирует случай собственного
(нелегированного) полупроводника при T = 0. Уровень Ферми
расположен посередине запрещенной зоны и ни с каким реальным
уровнем энергии в кристалле не совпадает.
При легировании полупроводников примесями разного типа
можно сдвигать положение уровня Ферми. Схемы б) и в)
иллюстрируют случаи сильно легированных полупроводников
(примесные уровни на схемах не показаны). В первом случае уровень
Ферми
F
E
оказывается расположенным в зоне проводимости, во
втором - в валентной зоне. Примесные атомы, которые с достаточно
большой вероятностью могут отдавать свои электроны в зону
проводимости, называют донорными, или примесями n-типа.
Примесные атомы, которым энергетически выгодно “выхватить”
электрон из валентной зоны, называются акцепторными, или
примесями p-типа.
Полупроводники, у которых уровень Ферми расположен внутри
зоны проводимости или валентной зоны, называют вырожденными.
На рис. 2.2 схема б) соответствует вырожденному полупроводнику n-
типа, а схема в) - вырожденному полупроводнику p-типа. Они
обладают соответствующими типами проводимостей.
В термодинамически неравновесном полупроводнике может
возникнуть и такое распределение носителей, которое в зоне
проводимости имеет вид, характерный для равновесного
вырожденного полупроводника n-типа, а в валентной зоне - для
полупроводника p-типа. Такую область неравновесного
полупроводника называют дважды вырожденной (схема г). Она
характеризуется двумя квазиуровнями Ферми: уровнем
c
F
E
в зоне
проводимости и уровнем
v
F
E
в валентной зоне. 
                                18




   В термодинамически равновесной системе значение уровня Ферми
в любой ее части одинаково. В неравновесной системе уровни Ферми
валентной зоны и зоны проводимости могут отличаться.
   На рис. 2.2 изображены схемы энергетических зон в
полупроводниках с проводимостью различных типов. Зоны,
приведенные на схемах, имеют простейшую, “сферическую” форму.
Из вида зависимостей E от k следует, что mh = me . Черными
точками на схемах условно (не в масштабе) показаны уровни энергии,
занятые электронами. “Белые” точки (кружки) соответствуют
“пустым” уровням, т.е. уровням, не занятым электронами, или, говоря
иначе, “занятыми дырками”.
   Схема a) на рис. 2.2 иллюстрирует случай собственного
(нелегированного) полупроводника при T = 0. Уровень Ферми
расположен посередине запрещенной зоны и ни с каким реальным
уровнем энергии в кристалле не совпадает.
   При легировании полупроводников примесями разного типа
можно сдвигать положение уровня Ферми. Схемы б) и в)
иллюстрируют случаи сильно легированных полупроводников
(примесные уровни на схемах не показаны). В первом случае уровень
Ферми EF оказывается расположенным в зоне проводимости, во
втором - в валентной зоне. Примесные атомы, которые с достаточно
большой вероятностью могут отдавать свои электроны в зону
проводимости, называют донорными, или примесями n-типа.
   Примесные атомы, которым энергетически выгодно “выхватить”
электрон из валентной зоны, называются акцепторными, или
примесями p-типа.
   Полупроводники, у которых уровень Ферми расположен внутри
зоны проводимости или валентной зоны, называют вырожденными.
На рис. 2.2 схема б) соответствует вырожденному полупроводнику n-
типа, а схема в) - вырожденному полупроводнику p-типа. Они
обладают соответствующими типами проводимостей.
   В термодинамически неравновесном полупроводнике может
возникнуть и такое распределение носителей, которое в зоне
проводимости имеет вид, характерный для равновесного
вырожденного полупроводника n-типа, а в валентной зоне - для
полупроводника      p-типа.    Такую      область   неравновесного
полупроводника называют дважды вырожденной (схема г). Она
характеризуется двумя квазиуровнями Ферми: уровнем E Fc в зоне
проводимости и уровнем E Fv в валентной зоне.

Страницы