Физика проводников и диэлектриков. Плотников В.П. - 27 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

тем больше электронов оказывается в зоне проводимости при одной и той же температуре. Например, в
германии с шириной запрещенной зоны 66,0
=
∆E эВ уже при комнатной температуре их концентрация
составляет
19
10≈ м
-3
.
В то время, как у алмаза с 2,5
=
∆E эВ она
4
10≈ м
-3
.
Если приложить внешнее электрическое поле, то возникает направленное движение электронов в
зонах проводимости и валентной, обеспечивающее возникновение электрического тока.
Однако при указанной концентрации носителей заряда удельные сопротивления германия и алмаза
составят соответственно 0,48 и 10
4
Ом⋅м. Первый проводит ток, а второй является фактически диэлек-
триком. Но при повышении температуры до 600 К проводимость алмаза резко возрастает и становится
сравнимой с проводимостью германия при комнатной температуре.
Здесь, на примере алмаза, мы подошли к отмеченной ранее условности разделения твердых тел на
полупроводники и диэлектрики. При комнатной температуре – это диэлектрик, при повышенной – по-
лупроводник.
Следует отметить, что проводимость в полупроводниках может возбуждать не только повышение
температуры, но и световое, ионизирующее и другие виды излучений.
Примесная проводимость обусловлена наличием в кристаллах примесных атомов. Практически от
них при производстве полупроводниковых материалов невозможно избавиться полностью. Примеси
сильно влияют на свойства полупроводника. Они создают дополнительные энергетические уровни в
разрешенных и запрещенных зонах и тем самым стимулируют дополнительные переходы носителей за-
ряда.
Человек научился управлять свойствами полупроводников с помощью тех или иных примесей, до-
бавляя их в необходимом количестве, или, достигая высокой степени очистки вещества. Развитие, на-
пример, микроэлектроники, таким образом, тесно связано и с достижениями химической промышлен-
ности.
Наибольшее практическое применение имеют два типа примесей – с большей и меньшей валентно-
стью по сравнению с самим полупроводником.
Если к четырехвалентному германию добавить примесь пятивалентного элемента (фосфор, сурьма,
мышьяк), то четыре электрона примеси смогут создать связи с атомами германия. а один останется сво-
бодным, его и легче перевести в свободную зону проводимости.
Уровни примесных электронов расположены в запрещенной зоне вблизи дна зоны проводимости
(рис. 5.4, а). Это донорные уровни, которые поставляют электроны в зону проводимости. Возникает
электронная примесная проводимость (n-типа). А дырки остаются на неподвижных атомах примеси и
в создании электропроводности участия не
принимают.
Если же к германию добавить трехвалентный
элемент (бор, алюминий, индий), то последний будет
заимствовать один электрон у атома германия, где
возникнет «дырка». Она заполнится следующим
электроном от германия, а сама сместится. Другими
словами, незаполненные уровни атомов примеси
могут заселяться электронами полупроводника из
валентной зоны. Такие уровни называются акцепторными и
располагаются в запрещенной зоне вблизи от верха валентной зоны (рис. 5.4, б).
В результате электроны германия связываются с атомами примеси и в создании электропроводности
участия не принимают. Носителями заряда в данном случае являются дырки. Возникает дырочная проводи-
мость (р-типа).
5.4 ФОТОПРОВОДИМОСТЬ ПОЛУПРОВОДНИКОВ
Фотопроводимостью называется явление изменения электропроводности полупроводника под
действием падающего на него света.
Удельная электрическая проводимость полупроводника складывается из двух составляющих:
тсв
σ
+
σ
=
σ
, (5.3)
. 5.4
) a
)
б
ЗОНА
ПРОВОДИМОСТИ
УРОВЕНЬ ДОНОРОВ
ВАЛЕНТНАЯ ЗОНА
СВОБОДНАЯ ЗОНА
ЗОНА ПРОВОД
-
мости дырок
АКЦЕПТОРНЫЙ
уровень

Страницы