Основы полупроводниковой электроники. Яровой Г.П - 67 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

СГАУ | Самара

Составители: 

Рубрика: 

133
На рис. 8.2 представлена структура зоны проводимости
этого полупроводника. Как видно, два минимума зоны про-
водимости (две долины L, M) разделены энергетическим за-
зором эвE
c
36.0=∆ . Существенно, что эффективные массы
электронов, находящихся в этих долинах, различны, посколь-
ку им соответствуют разные выражения для функции
()
kE
r
. В
минимуме L эффективная масса электрона составляет
0
068.0 mm
nL
=
∗
(
0
m − масса электрона) и подвижность элек-
трона высока (
4
10~
nL
µ см
2
/В с). В области M-минимума
0
2.1~ mm
nM
∗
и
nLnM
µµ< . Если внешнее поле мало, то элек-
троны будут находиться в термодинамическом равновесии с
решеткой, имеющей температуру Т. Так как
c
EkT ∆<< , то
электроны в основном будут занимать уровни в L-долине зо-
ны проводимости. Под действием электрического поля сред-
няя энергия электронов повышается, в результате чего часть
электронов перейдет в M-долину, а в L минимуме останется
M
nn − электронов. Результирующая электропроводность
кристалла, очевидно, будет иметь вид:
()
[]
()
[]
MLMLMMML
nnennne µµµµµσ−−=+−=
. (8.2)
Рис. 8.3. Зависимость тока от напряженности поля полупро-
водника с двумя минимумами
134
Так как
ML
µµ> и исходная проводимость кристалла
равна
L
en
µ
, то из (8.2) видно, что с ростом E и соответст-
венно с увеличением
M
n электропроводность будет умень-
шаться. Уменьшение σ с увеличением поля или приложен-
ной разности потенциалов V дает падающий участок вольт-
амперной характеристики. Этот эффект проявляется при
сильных электрических полях, начиная с некоторой критиче-
ской напряженности
кр
E . При
кр
EE < вольт-амперная харак-
теристика описывается прямой OB (рис. 8.3) и
()
0
11
==
M
ntg
σα
. По мере роста
E
появляется больше элек-
тронов в M-долине и из-за уменьшения подвижности ток на-
чинает падать. Поэтому, начиная с некоторой напряженности
1
E , нарастание тока с ростом E сначала замедляется, а при
кр
EE = полностью останавливается. При
кр
EE > из-за ин-
тенсивного подхода электронов в М-долину ток начинает па-
дать, и, следовательно, дифференциальная проводимость по-
лупроводника на этом участке равна
0<=
dE
di
d
σ .
При
пор
EE = электроны в основном сосредоточиваются в
верхнем минимуме, зависимость
()
Ei приобретает линейный
характер по прямой ОС, в предположении, что все электроны
находятся в М-долине
22
σα=tg
()
0==−
LM
nnn . Вольт-
амперная характеристика (ВАХ), содержащая участок с
0<σ , представленная на рис. 8.3, является N-образной ха-
рактеристикой. Кристаллы, имеющие ВАХ такого типа, пред-
ставляют большой интерес для использования их в усили-
тельных и генераторных схемах.
Рассмотрим одно общее свойство – возникновение элек-
тростатических доменов, возникающих в однородных полу-

Страницы