Все |0-9 |А |Б |В |Г |Д |Е |Ж |З |И |К |Л |М |Н |О |П |Р |С |Т |У |Ф |Х |Ц |Ч |Ш |Щ |Э |Ю |Я

Каталог статей Принципы действия устройств Полупроводники

Поиск по тегам : Полупроводники, p-n переход, примесные полупроводники, проводимость полупроводников, ВАХ


Полупроводники. Принцип действия. Свойства электронно-дырочных переходов. PDF Печать E-mail
Оглавление
Полупроводники. Принцип действия. Свойства электронно-дырочных переходов.
Примесные полупроводники
Основные параметры полупроводников
Проводимость полупроводников
Стуктура и основные свойства p-n перехода
Вольт-амперная характеристика p-n перехода
Емкости p-n перехода
Обратный ток p-n перехода
Пробой p-n перехода

 

 

 

 

 

 

 
ПРОВОДИМОСТЬ ПОЛУПРОВОДНИКОВ

Поскольку в полупроводниках имеется два типа подвижных носителей заряда, удельная проводимость σ складывается из двух составляющих: электронной и дырочной, т. е.

σ = qnμn + qpμp.

Поскольку для собственного полупроводника обе составляющие равнозначны, можно записать:

σi = qni n + μp).

Отметим, что концентрация носителей заряда в собственном полупроводнике при заданной температуре определяется шириной запрещенной зоны. Так, поскольку εз, у германия меньше, чем у кремния, ni, у германия больше (приблизительно на три порядка), чем у кремния. Аналогично для электронного полупроводника запишем:

σ = qnμn .

(1.3)

Формула (1.3) является общей для любого состояния полупроводника n-типа. Если донорная примесь активировалась, то n можно заменить на пп. Удельная проводимость дырочного полупроводника определяется как

σ = qpμp.        

(1.4)

Сравнение (1.3) и (1.4) позволяет сделать важный практический вывод: при равной концентрации примесей электронный полупроводник будет иметь большую удельную проводимость, чем дырочный, поскольку μn > μp.

Рассмотрим теперь температурную зависимость проводимости полупроводника, например электронного. Так как при температуре абсолютного нуля в полупроводнике отсутствуют свободные носители заряда, то n = 0, следовательно, σn = 0. При повышении температуры σn будет увеличиваться за счет активации примесных атомов (доноров). В этом случае электроны с донорных уровней (донорной зоны) переходят в зону проводимости (см. рис.1.3), что соответствует возрастанию n в формуле (1.3). Этот рост будет происходить до тех пор, пока не активируется вся примесь. Температура, при которой все атомы примеси уже отдали свои избыточные валентные электроны, принято называть температурой активации tакт. Эта температура определяется типом примеси и ее концентрацией. В первом приближении можно считать tакт = -100 ˚С.

Поскольку вся примесь уже активирована, то при дальнейшем повышении температуры концентрация электронов остается практически постоянной. Это соответствует qn = const в формуле (1.3). Следовательно, теперь изменение проводимости будет определяться лишь изменением подвижности носителей, т.е. σn будет изменяться по закону (1.1).

При дальнейшем повышении температуры проводимость резко возрастает за счет интенсивной термогенерации. Здесь температура становится уже достаточной для перевода электронов из валентной зоны в зону проводимости. Поскольку сильно увеличивается как число электронов, так и число дырок (собственная электропроводность преобладает над примесной), то проводимость полупроводника резко возрастает. Температура tкр, начиная с которой происходит возрастание проводимости, называется критической, или температурой вырождения. Хотя tкр и зависит от концентрации примесных носителей, определяющим параметром для нее является ширина запрещенной зоны. Чем шире запрещенная зона, тем больше tкр. Так, если для кремния tкр ≈ 330 ˚С, то для германия критическая температура будет меньше (~ 100 ˚С).

Рабочий температурный диапазон примесных полупроводников ограничен снизу tакт, а сверху - tкр. Абсолютное большинство полупроводниковых устройств электроники и используются в этом диапазоне температур (обычно даже в более узком диапазоне: - 60 ...100 ˚С). Таким образом, основной рабочей областью полупроводника является область, в которой его проводимость уменьшается с ростом температуры.



 
 
Добавить в избранное | Сделать стартовой

Rambler's Top100 Рейтинг@Mail.ru

(c)