Нестационарные и релаксационные процессы в полупроводниках. Устюжанинов В.Н - 75 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ВлГУ | Владимир

Составители: 

Рубрика: 

75
Из выражений (4.1) и (4.2) следует, что концентрации n и
i
n
существенно зависят от температуры. Обычно EE
d
∆<<∆ , поэтому при
низких температурах, когда
E
k
T
∆<<2, но уже сопоставимо с
d
E∆ , в зону
проводимости переходят электроны с донорных уровней. Следовательно,
при kTE
d
2>∆ концентрация электронов в зоне проводимости
определяется формулой (4.1) и возрастает по экспоненциальному закону
при увеличении температуры - участок ab на рис. 4.1.
По мере дальнейшего роста температуры выполняется условие
kTE
d
<∆
, но еще k
T
E
>>∆ . Это
означает, что донорные уровни
практически опустошены, но для
перехода электронов в зону
проводимости из валентной зоны
еще не созданы условия. Поэтому в
определенном интервале
температур - участок bc на рис. 4.1
– концентрация свободных
электронов будет оставаться
неизменной до выполнения условия
E
k
T
∆≈2.
Дальнейшее повышение
температуры будет сопровождаться
интенсивным переходом электронов в зону проводимости из зоны
валентных уровней - участок cd на рис. 4.1.
Температурная зависимость концентрации электронов в зоне
проводимости является одним из основных факторов, определяющих
температурную зависимость электропроводности. Для оценки влияния
других факторов рассмотрим подробнее механизм переноса носителей
заряда - электронов в полупроводниках.
Носители заряда в полупроводнике движутся в периодическом
силовом поле кристаллической решетки. Для учета тормозящего действия
решетки электронам и дыркам приписывают эффективную массу
n
m и
p
m , что позволяет рассматривать их как свободные частицы,
подчиняющиеся законам классической механики. Поэтому под действием
силы приложенного электрического поля q
E
F = на длине свободного
пробега l носители приобретают ускорение
mqEmF ==
ω
.
За время пробега
υ=τ l , где υ - средняя скорость теплового
(хаотического) движения электронов, средняя скорость упорядоченного
Рис. 4.1. Температурная зависимость кон-
центрации электронов в кремнии, легиро-
ванном мышьяком
n
0 100 200 300 400 500 600 700 T, K
n,м
-3
2⋅10
22
1
⋅10
22
n
i
a
b
c
d

Страницы