АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомДругоеЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция

Примесные полупроводники

Читайте также:
  1. Металлы, полупроводники и диэлектрики
  2. Полупроводники
  3. Полупроводники. Собственная и примесная проводимости полупроводников.
  4. Полупроводники. Собственная и примесная проводимость полупроводников. Полупроводниковые приборы.

 

В ряде случаев в проводники вводят примеси для придания им необходимых электрических свойств. Примесные атомы создают свои собственные энергетические уровни, получившие название примесных уровней. Эти уровни располагаются в запрещенной зоне полупроводника на различных расстояниях от вершины валентной зоны и дна зоны проводимости. Рассмотрим основные типы примесных уровней.

Донорные уровни. Предположим, что в кристалле германия часть атомов германия заменена атомами пятивалентного мышьяка. Германий имеет решетку типа алмаза, в которой каждый атом связан ковалентными (попарно-электронными) связями с четырьмя равностоящими от него соседними атомами.

Для установления связи с этими соседними атомами германия атом мышьяка расходует четыре валентных электрона. Пятый электрон в образовании связи не участвует. Он продолжает двигаться в электрическом поле атома мышьяка, ослабленного в германии в ε = 16 раз (ε — диэлектрическая проницаемость германия), вследствие чего его энергия связи с атомом уменьшается в ε2 = 256 раз, становясь равной E д = 0,01 эВ. При сообщении электрону такой энергии он отрывается от атома и приобретает способность свободно перемещаться в решетке германия, превращаясь, таким образом, в электрон проводимости (носитель электрического тока при включении электрического поля).

На языке зонной теории процесс можно представить следующим образом. Между заполненной валентной зоной и свободной зоной проводимости располагаются энергетические уровни пятого электрона атомов мышьяка (рис. 90.1). Эти уровни размещаются непосредственно у дна зоны проводимости, отстоя от нее на расстоянии E д = 0,01 эВ. При сообщении электронам таких примесных уровней энергии E д они переходят в зону проводимости (рис. 90.1). Образующиеся при этом дырки локализуются на неподвижных атомах мышьяка и в электропроводности не участвуют.

 

Рис. 90.1

Примеси, являющиеся источниками электронов проводимости, называют донорами, а энергетические уровни таких примесей — донорными уровнями. Полупроводники, содержащие донорную примесь, называют электронными проводниками, или полупроводниками n -типа.

Акцепторные уровни. Предположим теперь, что в решетке германия часть атомов германия замещена атомами трехвалентного индия. Для образования ковалентных связей с четырьмя соседними атомами германия у атома индия не хватает одного электрона. Для установления такой связи атом индия отбирает у атома германия один электрон из ковалентной связи соседних атомов германия. Расчет показывает, что для этого требуется энергия E а = 0,01 эВ.

На языке зонной теории разорванная связь между соседними атомами германия представляет собой дырку, так как она отвечает образованию в валентной зоне германия вакантного состояния. Таким образом, непосредственно у вершины валентной зоны на расстоянии E а = 0,01 эВ располагаются незаполненные примесные уровни атомов индия (рис. 90.2). При сообщении электронам валентной зоны энергии E а = 0,01 эВ они переходят на примесные уровни (рис. 90.2). Связываясь с атомами индия, они теряют способность перемещаться в решетке германия и в электропроводимости не участвуют. Носителями электрического тока при включении электрического поля являются лишь дырки, возникающие в валентной зоне.

 

Акцепторный уровень
Валентная зона
Запрещенная зона
Зона проводимости

Рис. 90.2

 

 

Примеси, захватывающие электроны из валентной зоны полупроводника, называют акцепторными, а энергетические уровни этих примесей — акцепторными уровнями. Полупроводники, содержащие такие примеси, называют дырочными полупроводниками, или полупроводниками p -типа.


1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 | 21 | 22 | 23 | 24 | 25 | 26 | 27 | 28 | 29 | 30 | 31 | 32 | 33 | 34 | 35 | 36 | 37 | 38 | 39 | 40 | 41 | 42 | 43 | 44 | 45 | 46 | 47 | 48 | 49 | 50 | 51 | 52 | 53 | 54 | 55 | 56 | 57 | 58 | 59 | 60 | 61 | 62 | 63 | 64 | 65 | 66 | 67 | 68 | 69 | 70 | 71 | 72 | 73 | 74 | 75 | 76 | 77 | 78 | 79 | 80 | 81 | 82 | 83 | 84 | 85 | 86 | 87 | 88 | 89 | 90 | 91 | 92 | 93 |

Поиск по сайту:



Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Студалл.Орг (0.003 сек.)