impuritate semiconductoare
Amplasarea taxelor în rețeaua de siliciu. Ca legături covalente formă tetraedrică Patru electroni, cum svyazyamSi și a cincea elektronAs poartă conductivitate. Arsenic (As) are cinci electroni de valență, și siliciu (Si) - este doar patru. atom de arsenic este numit donator, el dă în ionizarea unui electron în banda de conducție.
Adăugarea de impurități la un semiconductor este numit de dopaj.
Ed = 0,020 eV. energia de ionizare
Când HF T< Nd - concentrarea donatorilor
Dacă atomul de siliciu introduce bor (B), care are trei electroni de valență, poate „completează“ legăturile tetraedrice, doar un singur electron împrumutată dintr-o legătură Si-Si, formând o gaură în banda de valență a zonei de siliciu, care participă la conducție. atomul de bor este numit acceptor, tocmai pentru că la ionizare captează un electron din banda de valență.
Impuritățile nu sunt capabile de ionizare, nu afectează concentrația purtătoare și pot fi prezente în cantități mari - măsurători electrice nu le detecta.
Na - concentrația de acceptor.
Condiția de aplicabilitate a statisticii clasice este inegalitatea
Dacă nivelul Fermi se află deasupra UE mai mult decât 5KT, semiconductoare este complet degenerat. Condițiile degenerescenței depinde de temperatura și poziția nivelului Fermi în raport cu partea de jos a benzii de conducție.
Densitatea de electroni în semiconductori nedegenerata: F Nc - numărul de state din banda de conducție
semiconductor degenerat
Nivelul Fermi se află în banda de conducție mai mare decât partea de jos sa nu este mai mică de 5 KT.
In nedegenerata concentrare gaura semiconductor este determinată de statisticile Boltzmann furnizate F> Ev + KTt.e. Fermi se află deasupra benzii de valență cu suma de RT.
Într-un semiconductor complet degenerat
și anume în banda de valență sub plafonul cu o sumă nu mai puțin 5KT. Nv - numărul de state din banda de valență.
Funcția de distribuție de electroni:
în cazul în care Gl - gradul de degenerării aparține esliEi = Ed impuritate donor, togi = 2. EsliEi = Ea aparține impurități acceptor togi = 1/2
Distribuția energetică a nivelurilor donatoare
ND = Na = 0 semiconductor intrinsec.
Ecuația electroneutralității n = P. EsliNv = Nc adică
Generarea de electroni de conducție și găuri în materiale semiconductoare intrinseci:
Tranziția fiecărui electron din banda de valență creează o gaură în ea.
Nivelul Fermi la T = 0, se află în mijlocul benzii, este liniar dependentă de temperatura.
Dependența de temperatură a nivelului Fermi în semiconductor intrinsec. Pe măsură ce temperatura crește, nivelul Fermi în apropierea zonei care are o densitate mai mică de stări și, prin urmare, se umple rapid.
Figura graficul lnni temperaturii inverse este o linie dreaptă:
Dependența LN1 / TPO comparativ cu termenul liniar poate fi neglijată. Unghiul de înclinare dreaptă este determinată de lățimea benzii interzise:
Estimăm concentrația proprii purtător de sarcină în germaniu și siliciu
K
generarea termică a purtătorilor de sarcină în figura într-un semiconductor cu o impuritate donor.
Temperatura scăzută: determinată de electronii de conducție ale concentrației de impurități, care se datorează ionizarea unei impurități donor.
Pe măsură ce temperatura crește, crește nivelul Fermi, la o anumită temperatură trece printr-un maxim și apoi scade. Când Kd = N2C el din nou este la mijloc între UE și ED.
La o temperatură suficient de ridicată NC >> ND.
densitatea de electroni nu depinde de temperatura și este egală cu concentrația de impurități. (Epuizarea stratului de impuritate Zona). Purtătorilor de sarcină sunt numite esențiale dacă concentrația lor este mai mare purtător intrinsec responsabil concentrație ni la o temperatură dată, în cazul în care mensheni de concentrare. acestea se numesc purtători minoritari. In regiunea de epuizare, concentrația de impurități de purtători de sarcină minoritari trebuie să crească rapid cu temperatură
Acest lucru este valabil atât timp cât concentrația de găuri este mult mai mică decât concentrația de electroni.