To tylko jedna z 2 stron tej notatki. Zaloguj się aby zobaczyć ten dokument.
Zobacz
całą notatkę
W ciele stałym pasma energetyczne o najniższych energiach są całkowicie zapełnione. Pasma o naj- wyższych energiach (odpowiadające w odosobnionym atomie stanom silnie wzbudzonym) są całkowi- cie puste. Zawsze istnieje jednak pasmo, które jest, lub w odpowiednich warunkach może być, zapeł - nione częściowo. Pasmo takie odpowiada za przewodnictwo elektryczne ciała stałego, bo tylko elek- trony o energiach zawartych w takim paśmie mogą pobierać energię od pola elektrycznego (rozpędzać się) i tracić ją w zderzeniach przechodząc do innych stanów energetycznych w obrębie tego samego pasma. Jeżeli spełniony jest warunek, że żaden elektron nie jest wzbudzony (0 K), to najwyżej położo- ne pasmo energetyczne, w którym znajdują się elektrony nazywa się pasmem walencyjnym (podsta- wowym). Najniżej położone pasmo (w tych samych warunkach), w którym znajdują się nie obsadzone stany energetyczne, nazywa się pasmem przewodnictwa. W przewodnikach pasmo przewodnictwa na- kłada się z pasmem podstawowym, więc istnieją elektrony swobodne, które mogą poruszać się pod wpływem pola elektrycznego (tworzą gaz elektronowy). W pozostałych materiałach (niemetalach) cał- kowicie puste pasmo przewodzenia oddzielone jest od całkowicie zapełnionego pasma podstawowego strefą (pasmem) wzbronioną ( ∆E=W= ok. 2eV). ∆E jest to energia, jaką musi posiadać elektron, żeby przejść z p-podst. do p-przew. Od szerokości W tej strefy zależy prawdop. przejścia elektronu z p- podst. do p-przew. Im szersza strefa i niższa temperatura, tym mniejsze prawdop. przejścia. Ze wzglę- du na pasmo wzbronione istnieje podział: półprzewodniki (W2eV). Półprzewodniki samoistne - półprzewodniki w których w stanie wzbudzonym niektóre elektrony przechodzą z p-podst. do p-przew. sprawiając, że obydwa te pasma są nie w pełni obsadzone, czyli zdolne do przewodzenia (pary elektron - dziura). Półprzewodniki domieszkowe : typu n (negative) i p (positive). Typ n. Do sieci krystalicznej +4 Si wprowadzamy +5P. Atom fosforu z czterema elektrona- mi (zjonizowany donor) wtapia się w sieć krystaliczną jak Si a piąty pozostaje słabo związany z ato- mem domieszki. Jego podstawowy poziom energetyczny znajduje się w p-wzbr. w odległości ∆En=0,05eV od p-przew. (poziom donorowy). Wystarczy ∆En
(…)
…: zjonizowane domieszki (donory i akceptory) oraz nośniki ładunku (swobodne elektrony i dziury). Dla półprzewodników jednorodnych, domieszkowych w stanie
równowagi termodynamicznej jest spełniony warunek neutralności elektrycznej:
-q⋅n+q⋅p-q⋅Na+q⋅Nd .Porównując z n⋅p=ni2 mamy:
n = (Nd-Na)/2 + √(ni2 + ((Nd-Na)/2)2)
p = (Na-Nd)/2 + √(ni2 + ((Na-Nd)/2)2)
Nd-Na = N – efektywna koncentracja domieszek
Gdy Na-Nd>>ni…
… są
prawie wyłącznie elektrony z p-podst. które mogą zmieniać swą energię dzięki istniejącym dziurom w
obrębie tego pasma. Nośnikami większościowymi są dziury a mniejszościowymi elektrony. Właściwości półprzewodników zależą od ilości nośników ładunków (swobodnych elektronów i dziur) w jednostce objętości półprzewodnika (koncentracja) oraz od łatwości przemieszczania się w półprzewodniku pod wpływem pola elektrycznego.
Koncentracja nośników. n i p to koncentracje nośników w półprzewodniku jednorodnym, nie zdegenerowanym w warunkach równowagi termodynamicznej. Prawo działania mas: jeżeli np. wskutek
wprowadzenia odpowiednich domieszek ulegnie zwiększeniu koncentracja elektronów, to w tym samym stopniu zmniejszy się koncentracja dziur i odwrotnie. W samoisntnym n⋅p=ni2 (ni – koncentracja
samoistna). Wzór liczbowy: ni = C⋅T3/2…
…. w sposób dwustopniowy, poprzez pewne zlokalizowane stany kwantowe zwane pułapkami a utworzone przez rózne rodzaje defektów struktury krystalicznej. Z pułapką związane są dyskretne poziomy energetyczne w przerwie energetycznej półprzewodnika. Mogą mieć charakter donorowy (w stanie obsadzenia przez elektrony są elektrycznie obojętne) lub akceptorowy (w stanie obsadzenia przez elektrony są zjonizowane). Są cztery rodzaje…
... zobacz całą notatkę
Komentarze użytkowników (0)