Нестационарные и релаксационные процессы в полупроводниках. Устюжанинов В.Н - 74 стр.

UptoLike

74
Глава 4. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ КВАНТОВЫХ ИЗЛУЧЕНИЙ
С ПОЛУПРОВОДНИКОМ
4.1. Электропроводность полупроводников
По величине удельной электропроводности σ полупроводники
занимают промежуточное положение между металлами и диэлектриками.
Значение электропроводности металлов изменяется в пределах 10
6
... 10
7
Ом
-1
м
-1
, диэлектриков - 10
-12
... 10
-13
Ом
-1
м
-1
. Электропроводность
полупроводников изменяется в широких пределах: от 10
4
до 10
-8
Ом
-1
м
-1
.
Такая особенность объясняется специфическими механизмами
электропроводности полупроводников, существенной зависимостью ее от
температуры, состава и концентрации примесей. Электропроводность
полупроводников резко возрастает при повышении температуры и
введении малых концентраций примесей.
Для металлов концентрация свободных электронов составляет 10
28
...
10
29
м
-3
, т.е. характеризуется величиной того же порядка, что и число
атомов в единице объема. Поэтому в процессе образования электрического
тока принимают участие практически все валентные электроны. Для
полупроводников значение проводимости обусловлено наличием
свободных электронов в зоне проводимости и дырок в валентной зоне,
зависит от затрат энергии для возбуждения электронной системы.
В отличие от металлов, в полупроводниках число электронов в зоне
проводимости составляет малую часть от общего числа валентных
электронов. Так, для электронного полупроводника концентрация
электронов в зоне проводимости
kT
E
nd
d
ekTm
h
Nn
2
23
3
)2(
2
π=
, (4.1)
где
d
N
- концентрация донорных уровней;
d
E - расстояние от донорных
уровней до нижней границы зоны проводимости;
n
m - эффективная масса
электрона в зоне проводимости; h - постоянная Планка; k - постоянная
Больцмана; T - абсолютная температура.
Для собственного (беспримесного) полупроводника концентрация
электронов
i
n
, попадающих в зону проводимости из валентной зоны,
kT
E
ni
ekTm
h
n
2
23
3
)2(
2
π= , (4.2)
где
E
ширина запрещенной зоны полупроводника.