Основы физики и химии полупроводников - 15 стр.

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ВГУ | Воронеж

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ɉɪɢ ɨɛɪɚɡɨɜɚɧɢɢ ɤɪɢɫɬɚɥɥɚ ɪɚɡɧɨɫɬɶ ɦɟɠɞɭ ɩɨɥɧɨɣ ɚɧɟɪɝɢɟɣ ɷɥɟɤɬɪɨɧɚ
ɜ ɚɬɨɦɟ ɢ ɜɵɫɨɬɨɣ ɩɨɬɟɧɰɢɚɥɶɧɨɝɨ ɛɚɪɶɟɪɚ ɞɨɫɬɚɬɨɱɧɨ ɦɚɥɚ, ɚ
ɩɨɬɟɧɰɢɚɥɶɧɵɣ ɛɚɪɶɟɪ ɞɨɫɬɚɬɨɱɧɨ ɭɡɨɤ ɞɥɹ ɬɨɝɨ, ɱɬɨɛɵ ɫɬɚɥ ɜɨɡɦɨɠɟɧ
ɬɭɧɧɟɥɶɧɵɣ ɩɟɪɟɯɨɞ ɷɥɟɤɬɪɨɧɨɜ ɢɡ ɨɞɧɨɝɨ ɚɬɨɦɚ ɜ ɞɪɭɝɨɣ. ȼɟɪɨɹɬɧɨɫɬɶ
ɬɭɧɧɟɥɶɧɨɝɨ ɷɮɮɟɤɬɚ ɜɟɥɢɤɚ ɞɥɹ ɜɚɥɟɧɬɧɵɯ ɷɥɟɤɬɪɨɧɨɜ, ɢ ɨɱɟɧɶ ɦɚɥɚ ɞɥɹ
ɷɥɟɤɬɪɨɧɨɜ ɜɧɭɬɪɟɧɧɢɯ ɷɥɟɤɬɪɨɧɧɵɯ ɨɛɨɥɨɱɟɤ. Ɍɚɤɢɦ ɨɛɪɚɡɨɦ, ɜɚɥɟɧɬɧɵɟ
ɷɥɟɤɬɪɨɧɵ ɜ ɤɪɢɫɬɚɥɥɟ ɧɟ ɥɨɤɚɥɢɡɨɜɚɧɵ ɜ ɤɨɧɤɪɟɬɧɨɦ ɚɬɨɦɟ, ɚ ɩɟɪɟɯɨɞɹɬ ɨɬ
ɨɞɧɨɝɨ ɚɬɨɦɚ ɤ ɞɪɭɝɨɦɭ, ɬ. ɟ. ɩɟɪɟɦɟɳɚɸɬɫɹ ɨɬ ɭɡɥɚ ɤ ɭɡɥɭ ɤɪɢɫɬɚɥɥɢɱɟɫɤɨɣ
ɪɟɲɟɬɤɢ. ɋɤɨɪɨɫɬɶ ɷɬɨɝɨ ɞɜɢɠɟɧɢɹ ɷɥɟɤɬɪɨɧɨɜ v ~ 10
5
ɦ/ɫ, ɢ ɩɨɬɨɦɭ
ɜɚɥɟɧɬɧɵɣ ɷɥɟɤɬɪɨɧ ɧɚɯɨɞɢɬɫɹ ɜ ɞɚɧɧɨɦ ɭɡɥɟ ɤɪɢɫɬɚɥɥɢɱɟɫɤɨɣ ɪɟɲɟɬɤɢ ɜ
ɬɟɱɟɧɢɟ 10
–15
ɫ (ɪɚɡɦɟɪ ɚɬɨɦɚ ~ 10
–10
ɦ). ɋɥɟɞɭɟɬ ɧɚɩɨɦɧɢɬɶ, ɱɬɨ ɩɟɪɟɯɨɞ
ɷɥɟɤɬɪɨɧɚ ɢɡ ɚɬɨɦɚ ɜ ɚɬɨɦ ɩɪɨɢɫɯɨɞɢɬ ɛɟɡ ɢɡɦɟɧɟɧɢɹ ɟɝɨ ɷɧɟɪɝɢɢ (ɨɧ ɩɪɢ
ɷɬɨɦ ɧɟ ɩɨɥɭɱɚɟɬ ɢ ɧɟ ɨɬɞɚɟɬ ɷɧɟɪɝɢɢ).
ɇɚ ɩɟɪɜɵɣ ɜɡɝɥɹɞ ɦɨɠɟɬ ɩɨɤɚɡɚɬɶɫɹ, ɱɬɨ ɬɚɤɢɟ ɩɟɪɟɯɨɞɵ ɷɥɟɤɬɪɨɧɚ
ɩɪɢɜɨɞɹɬ ɤ ɧɚɪɭɲɟɧɢɸ ɩɪɢɧɰɢɩɚ ɉɚɭɥɢ ɞɥɹ ɪɚɫɩɪɟɞɟɥɟɧɢɹ ɷɥɟɤɬɪɨɧɨɜ
ɤɪɢɫɬɚɥɥɚ ɩɨ ɷɧɟɪɝɟɬɢɱɟɫɤɢɦ ɭɪɨɜɧɹɦ: ɜ ɥɸɛɨɣ ɦɨɦɟɧɬ ɜ ɚɬɨɦɟ ɦɨɠɟɬ
ɨɤɚɡɚɬɶɫɹ ɧɟɫɤɨɥɶɤɨ ɷɥɟɤɬɪɨɧɨɜ ɫ ɨɞɢɧɚɤɨɜɵɦɢ ɷɧɟɪɝɢɹɦɢ, ɬɚɤ ɤɚɤ ɞɨ
ɨɛɪɚɡɨɜɚɧɢɹ ɤɪɢɫɬɚɥɥɚ ɜɫɟ ɨɧɢ ɩɪɢɧɚɞɥɟɠɚɥɢ ɨɞɢɧɚɤɨɜɵɦ ɚɬɨɦɚɦ ɢ ɢɦɟɥɢ ɜ
ɧɢɯ ɨɞɢɧɚɤɨɜɵɟ ɷɧɟɪɝɢɢ.
ɇɨ ɩɪɢ ɨɛɪɚɡɨɜɚɧɢɢ ɤɪɢɫɬɚɥɥɚ ɩɪɨɢɫɯɨɞɢɬ ɧɟ ɬɨɥɶɤɨ ɭɦɟɧɶɲɟɧɢɟ
ɜɵɫɨɬɵ ɩɨɬɟɧɰɢɚɥɶɧɨɝɨ ɛɚɪɶɟɪɚ ɦɟɠɞɭ ɚɬɨɦɚɦɢ, ɧɨ ɢ ɤɚɱɟɫɬɜɟɧɧɨɟ
ɢɡɦɟɧɟɧɢɟ ɷɧɟɪɝɟɬɢɱɟɫɤɢɯ ɭɪɨɜɧɟɣ ɷɥɟɤɬɪɨɧɨɜ ɜ ɚɬɨɦɚɯ. Ⱦɥɹ ɬɨɝɨ, ɱɬɨɛɵ
ɜɵɹɫɧɢɬɶ, ɱɬɨ ɩɪɨɢɫɯɨɞɢɬ ɫ ɭɪɨɜɧɹɦɢ ɜ ɤɪɢɫɬɚɥɥɟ, ɜɨɫɩɨɥɶɡɭɟɦɫɹ
ɫɨɨɬɧɨɲɟɧɢɟɦ ɧɟɨɩɪɟɞɟɥɟɧɧɨɫɬɟɣ ɞɥɹ ɷɧɟɪɝɢɢ
ǻȿ · ǻt h, (2.1)
ɝɞɟ ǻt – ɜɪɟɦɹ ɧɚɯɨɠɞɟɧɢɹ ɷɥɟɤɬɪɨɧɚ ɜ ɷɧɟɪɝɟɬɢɱɟɫɤɨɦ ɫɨɫɬɨɹɧɢɢ ɫ ɷɧɟɪɝɢɟɣ
ɨɬ ȿ ɞɨ ȿ ± ǻȿ.
ȼɟɥɢɱɢɧɚ ǻȿ ɨɩɪɟɞɟɥɹɟɬ ɲɢɪɢɧɭ ɷɧɟɪɝɟɬɢɱɟɫɤɨɝɨ ɭɪɨɜɧɹ, ɟɫɥɢ ɢɡɜɟɫɬɧɨ
ɜɪɟɦɹ ɩɪɟɛɵɜɚɧɢɹ ɧɚ ɧɟɦ ɷɥɟɤɬɪɨɧɚ. ȼ ɢɡɨɥɢɪɨɜɚɧɧɨɦ ɚɬɨɦɟ ɷɥɟɤɬɪɨɧ ɜ
ɧɨɪɦɚɥɶɧɨɦ (ɧɟ ɜɨɡɛɭɠɞɟɧɧɨɦ) ɫɨɫɬɨɹɧɢɢ ɦɨɠɟɬ ɧɚɯɨɞɢɬɶɫɹ ɫɤɨɥɶ ɭɝɨɞɧɨ
ɞɨɥɝɨ, ɢ ɩɨɬɨɦɭ, ɨɱɟɜɢɞɧɨ, ɲɢɪɢɧɚ ɷɧɟɪɝɟɬɢɱɟɫɤɨɝɨ ɭɪɨɜɧɹ ǻȿ ɫɤɨɥɶ ɭɝɨɞɧɨ
ɦɚɥɚ. ȼ ɜɨɡɛɭɠɞɟɧɧɨɦ ɫɨɫɬɨɹɧɢɢ ɷɥɟɤɬɪɨɧ ɜ ɢɡɨɥɢɪɨɜɚɧɧɨɦ ɚɬɨɦɟ ɧɚɯɨɞɢɬɫɹ
ɜ ɬɟɱɟɧɢɟ ɜɪɟɦɟɧɢ ǻt ~ 10
–8
ɫɟɤ, ɢ ɩɨɬɨɦɭ ɲɢɪɢɧɚ ɜɨɡɛɭɠɞɟɧɧɨɝɨ ɷɧɟɪɝɟ-
ɬɢɱɟɫɤɨɝɨ ɭɪɨɜɧɹ (ɩɨ ɩɨɪɹɞɤɭ ɜɟɥɢɱɢɧɵ)
ɷɜ
t
h
E
7
10
|
'
t' . (2.2)
ȼ ɤɪɢɫɬɚɥɥɟ ɠɟ ɩɪɢ ǻt § 10
–15
ɫ ɲɢɪɢɧɚ ɷɧɟɪɝɟɬɢɱɟɫɤɨɝɨ ɭɪɨɜɧɹ
ɷɥɟɤɬɪɨɧɚ (ɬɨɠɟ ɩɨ ɩɨɪɹɞɤɭ ɜɟɥɢɱɢɧɵ)
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