Przewodniki i nośniki

Nasza ocena:

3
Wyświetleń: 777
Komentarze: 0
Notatek.pl

Pobierz ten dokument za darmo

Podgląd dokumentu
Przewodniki i nośniki - strona 1 Przewodniki i nośniki - strona 2

Fragment notatki:

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)

Zaloguj się, aby dodać komentarz