Основы полупроводниковой электроники. Яровой Г.П - 26 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

СГАУ | Самара

Составители: 

Рубрика: 

51
связи оказываются укомплектованными, атом становится
отрицательно заряженным ионом и притягивает к себе по-
ложительно заряженную дырку. Так как связь дырки с ионом
ослабляется за счет поляризации кристалла, эта связь до-
вольно слабая. Легко видеть, что существует полная анало-
гия в рассмотрении электрона, обращающегося вокруг по-
ложительного иона в полупроводнике, и дырки, вращаю-
щейся вокруг отрицательного иона. При сообщении связан-
ной дырке энергии, равной энергии ее связи E
d
=0,044 эВ, она
отрывается от иона бора и становится свободной. Непосред-
ственно у вершины валентной зоны на расстоянии E
d
=0,044
эВ расположены незаполненные уровни атомов бора. Бли-
зость этих уровней к валентной зоне приводит к тому, что
уже при относительно невысоких температурах электроны
из валентной зоны переходят на примесные уровни. Связы-
ваясь с атомами бора, они теряют способность перемещаться
в решетке кремния и в проводимости не участвуют. Носите-
лями заряда являются лишь дырки, возникающие в валент-
ной зоне.
E
E
C
E
a
E
V
Рис. 3.6. Зонная структура и примесные уровни дырочного
полупроводника
Примеси, захватывающие электроны из валентной зоны
полупроводника, называют акцепторными, а энергетиче-
ские уровни этих примесей − акцепторными уровнями.
Полупроводники, содержащие такие примеси, называют ды-
52
рочными полупроводниками или полупроводниками р-
типа; часто их называют акцепторными полупроводника-
ми.
Атомы примесей из других групп таблицы Менделеева
образуют донорные уровни, расположенные вдали от зоны
проводимости, и акцепторные, расположенные далеко от ва-
лентной зоны. Поэтому они не оказывают существенного
влияния на электропроводность полупроводников. Зато они
сильно влияют на процессы генерации и рекомбинации
электронов и дырок. То же относится к примесным атомам,
расположенным не в узлах кристалла, а в междоузлиях
(атомы внедрения). Вакансии и другие дефекты кристалли-
ческой решетки также создают энергетические уровни в за-
прещенной зоне полупроводника, которые могут быть как
донорными, так и акцепторными и расположены, как прави-
ло, достаточно глубоко в запрещенной зоне.
Волновые функции электронов (или дырок) на примесных
уровнях локализованы вблизи соответствующих атомов или
дефектов структуры. Поэтому такие уровни называют ло-
кальными. Однако при большой концентрации примесных
атомов связанные с ними электроны могут перемещаться от
одного атома примеси к другому и локальные уровни слива-
ются в примесную зону.
Из изложенного вытекают следующие два важных вывода.
1. Проводимость полупроводников является проводимо-
стью возбужденной: она появляется под действием внешнего
фактора, способного сообщить электронам валентной зоны
энергию, достаточную для переброса их в зону проводимости.
Такими факторами могут быть нагревание полупроводников,
облучение их светом и ионизирующим излучением.
2. Разделение тел на полупроводники и диэлектрики носит
в значительной мере условный характер. Фосфид галлия, яв-
ляющийся диэлектриком при комнатной температуре, приоб-
ретает заметную проводимость при более высоких температу-
рах и может считаться также полупроводником.

Страницы