ВУЗ:
Составители:
Рубрика:
75
образца положение уровня Ферми относительно края зоны
определяется концентрацией примеси. Как известно, в отсут-
ствие приложенного внешнего электрического поля уровень
Ферми везде постоянный, поскольку состояния с одинаковой
вероятностью их занятости имеют одну и ту же энергию.
Следовательно, для образца с изменяющейся проводимостью
энергия границ зоны будет разная; зонное представление по-
казано на рис. 4.5. В пределах образца будет существовать
внутреннее электрическое поле. Из рисунка видно, что об-
ласть образца с высокой проводимостью должен обладать
положительным потенциалом по отношению к области с поч-
ти собственной проводимостью.
N
D
10
20
10
24
E
E
C
E
F
E
V
Д
и
ффу
зионный поток
электронов
Внутреннее
электрическое поле
Дрейфовый поток
электронов
Рис. 4.5. Диффузионный и дрейфовый потоки электронов в об-
разце неоднородного полупроводника
Хотя это внутреннее поле и существует, однако результи-
рующего потока носителей заряда нет, поскольку это приво-
дило бы к "разрушению" поля. Ситуацию в кристалле можно
рассматривать как динамическое равновесие, при котором
дрейфовый поток электронов под действием внутреннего
электрического поля уравновешен диффузионным потоком
электронов, обусловленным градиентом концентрации элек-
76
тронов. Аналогичный баланс существует отдельно и для под-
вижных дырок.
4.7. Пространственный заряд
Подробнее рассмотрим возникновение в полупроводнике
внутренних полей.
В однородном образце с равномерным распределением
примеси внутреннее электрическое поле отсутствует. Каждая
точка этого образца нейтральна. Обозначая концентрации
ионизированных доноров и акцепторов через
+
d
N и
−
a
N , по-
лучаем выражение для пространственного заряда
enpNN
ad
)(
−+−=
−+
ρ , (4.22)
который во всех точках образца равен нулю. В этом выраже-
нии пренебрегаем отличными от акцепторов и доноров иони-
зированными примесными центрами, так как они обычно
присутствуют в образцах в очень малом количестве.
В неоднородном образце для воспрепятствования диффу-
зионному потоку носителей заряда из-за градиента концен-
трации должны появиться внутренние электрические поля.
Эти поля образуются за счет некоторого пространственного
разделения подвижных носителей и фиксированных ионизи-
рованных примесных центров. Нейтральность заряда в таких
областях не выполняется, хотя образец в целом бу-
дет электрически
нейтральным.
Представляет интерес рассмотреть четыре взаимосвязан-
ных параметра неоднородного образца: напряженность поля,
электрический потенциал, плотность носителей заряда и про-
странственный заряд. Остановимся вкратце на природе этих
взаимосвязей. Напряженность поля E и пространственный
заряд ρ(r) связаны между собой законом Гаусса
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 36
- 37
- 38
- 39
- 40
- …
- следующая ›
- последняя »
