Составители:
Рубрика:
служат основой для многочисленных технических применений в
микроэлектронике, оптоэлектронике, лазерной, криогенной технике и др.
Особенности физических свойств полупроводников определяются
структурой энергетического спектра электронов и характером заполнения
энергетических зон.
Если энергия Ферми совпадает с верхней границей одной из
энергетических зон, а следующая пустая разрешенная зона отделена от
нее энергетическим интервалом Е
g
, то при абсолютном нуле такое тело
является диэлектриком. В этом случае без поглощения энергии, равной
или большей интервалу запрещенных энергий, электроны не могут
изменить состояния своего движения. Запрещенная область энергий в
каждом кристалле имеет свою характерную величину. К
полупроводникам относятся тела, имеющие сравнительно узкую
запрещенную зону. У типичных полупроводников Е
g
< ~ 1 эВ.
Химически чистые полупроводники называются собственными
полупроводниками. К ним относят ряд чистых химических элементов
(германий, кремний, селен, теллур, относящиеся к IV группе таблицы
Менделеева) и многие химические соединения, такие, например, как
арсенид галлия GaAs, арсенид индия InAs, антимонид индия InSb , карбид
кремния SiC и т. д.
На рис. 20а показана упрощенная схема зонной структуры собственного
полупроводника. С повышением температуры вследствие термического
возбуждения
часть электронов переходит из валентной зоны (V) в
ближайшую свободную зону, которая становится зоной проводимости
(С). Так, у Ge при комнатной температуре (Т = 300К) концентрация
электронов в зоне С достигает n ~ 10
19
м
–3
. В валентной зоне (V)
появляются свободные энергетические уровни, на которые могут
переходить электроны этой зоны (Рис. 20б). Освободившиеся состояния в
почти заполненной зоне называются
дырками.
При наложении внешнего электрического поля возникает
электрический ток, обусловленный направленным движением электронов
в зонах С и V. При наличии вакантных уровней поведение электронов в
валентной зоне можно представить как движение сравнительно
небольшого числа положительно заряженных квазичастиц – дырок..
Переход электрона из занятого состояния k` зоны V в свободное
состояние k зоны С можно
рассматривать теперь как рождение пары
квазичастиц: электрона в состоянии k и дырки в состоянии k`.
Вклад в плотность тока одного электрона, движущегося со скоростью v
i
в проводнике единичного объема, составляет
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 41
- 42
- 43
- 44
- 45
- …
- следующая ›
- последняя »
