Технология полупроводникового кремния - Фалькевич Э.С.
ISBN 5-229-00740-0
Скачать (прямая ссылка):
98
создают такие примеси в энергетическом спектре, называют мелкими. Другие примеси замещения, валентность которых отличается от валентности атома полупроводника более чем на ± 1, создают глубокие уровни. Особенность таких примесей проявляется также в способности создавать не один, а несколько различных по свойствам и величине примесных уровней.
Электроны и дырки в отсутствие электрического поля движутся в объеме полупроводника хаотически. Под действием на кристалл электрического поля дырки начинают перемещаться по направлению поля, электроны против. Скорость движения зарядов определяется подвижностью Ц, представляющей собой среднюю скорость движения носителей заряда в поле напряженностью 1 В/см. В любом полупроводнике имеется п свободных электронов и р свободных дырок. Обозначив ПОДВИЖНОСТЬ электронов И дырок Hd И Цд, получим следующее выражение для удельной электропроводности полупроводника, Ом-1-см'1:
о = пеіід + реЦд, где е = 1,6021 • IO-19 - заряд электрона, Кл.
При собственной проводимости (в химически чистом веществе) п = р, при наличии примесей эти величины будут отличаться.
Обычно в полупроводниках всегда присутствуют одновременно донорные и акцепторные примеси. При этом концентрация носителей заряда одного знака, как правило, всегда превышает концентрацию носителей заряда другого знака. Te носители заряда, которых в полупроводнике больше, называются основными, те, которых меньше -неосновными (например, дырки в электронном полупроводнике).
Если концентрация донорной примеси Nd намного выше концентрации акцепторной, т.е. Nd Na, то вкладом дырок в электропроводность можно пренебречь, и она будет определяться только электронами:
о = еп\1„, (10)
где TI = Nd-Na.
Если же Na » Nd, то электропроводность определяется только дырками:
O = epjlp, (11)
где P = Na - Nd .
Величины пир получили название разностных концентраций электронов и дырок.
Когда Nd = Na, электроны донорных примесей заполняют все свободные связи акцепторов (дырок). Такое явление называется компенсацией. Отличить компенсированный полупроводник от совершенно чистого, собственного полупроводника можно по температурным зависимостям электропроводности и коэффициента Холла.
99
Таблица
P, Ом • см N, см -3
0.003 2,41 * IO19
0,005 1,27 • IO19
0,010 4,76- IO18
0,020 1,51 • IOie
0,030 7,22- IO17
0,040 4,25- IO17
0,050 2,85- IO17
0,060 2,08 - IO17
0,070 1,61 - IO17
0,080 1,29 - IO17
0,090 1,08' IO17
0,100 9,18' •IO16
0,200 3,49 •1016
0,300 2,09 •1016
0,4 1,48 •1016
0,5 1Д5 •1016
0,6 9,32 •1015
0,7 7,84 •1015
0,8 6,76 •1015
7.2
7.4
7.6
7.8 8,0
8.2
8.4
8.6
8.8 9,0 9,2
9.4 9,6 9,8 10 11 12
13
14
6,71-6,52-6,35 -6,18-6,02 -5,87 • 5,73-5,59' 5,47' 5,34' 5,22 5,11 5,00 4,89 4,80 4,36 3,99 3,68 3,41
IO14
IO14
IO14
IO14
IO14
IO14
IO14
IO14
IO14
IO14
IO14
IO14
IO14
IO14
IO14
IO14
¦10і*
• ю14
• IO14
0,005 2,08- IO19
0,008 1.17- IO19
0,009 1,01 - IO19
0,010 8,84- IO18
0,020 3,35 • IO18
0,030 1,78 • IO18
0,040 1Д1- IO18
0,050 7,76- IO17
0,060 5,67- IO17
0,070 4,41 • IO17
0,080 3,56' •1017
0,090 2,96 •1017
0,100 2,52 •1017
0,200 9,48 •1016
0,3 5,66 •1016
0,4 3,99 •1016
0,5 3,08 •1016
0,6 2,50 •1016
0,7 2,10 •1013
7.0
7.2
7.4
7.6
7.8
8.0
8.2
8.4
8.6
8.8 9,0 9,2
9.4 9,6 9,8 10 U 12 13
1,85- IO15
1,79 * IO15
1,75 - IO15
1,70 - IOlb
1,66 - IO15
1,61 • IO15
1,57- IO15
1,53 - IO15
1,49 - IO15
1,43' IO15
1,43' ¦1015
1,40 •1015
1,37 •1015
1,34 -IOlb
1,31 •1015
1,28 •1015
1Д7 •1015
1,07 •1015
9,86 •1014
0,9 5,94-1015 15 3,18 • IO14 0,8 1,81 • IO16 14 9,15 • IO14
1,0 5,29-1015 16 2,98 • IO14 0,9 1,59 • IO16 15 8,53 • IO14
2,0 2,52 • IO15 17 2,80 • IO14 1,0 1,41 • IO16 16 7,99 • IO14
3,0 1,65 • IO15 18 2,64 • IO14 2,0 6,75 • IO15 17 7,52 • IO14
3,2 1,54 • IO15 19 2,50 • IO14 3,0 4,42 • IO15 18 7,09 • IO14
3,4 1,45 • IO15 20 2,38 • IO14 3,2 4,13 • IO15 19 6,71 • IO14
3,6 1,37 • IO15 25 1,89 • IO14 3.4 3,88 • IO15 20 6,38 • IO14
3,8 1,29 • IO15 30 1,58 • IO14 3,6 3,66 • IO15 25 5,09 • IO14
4,0 1,22 • IO15 35 1,35 • IO14 3,8 3,46 • IO15 30 4,24 • IO14
4,2 1,16-1015 40 1,18 • IO14 4,0 3,28 • IO15 35 3,63 • IO14
4,4 1,11 • IO15 45 1,05 • IO14 4,2 3,12-1015 40 3,17 • IO14
4,6 1,06 • IO15 50 9,45 • IO13 ' 4,4 2,97 • IO15 45 2,82 • IO14
4,8 1,02 • IO15 55 8,59 • IO13 4,6 2,84 • IO15 50 2,54 • IO14
5,0 9,74 • IO14 60 7,87 • IO13 4,8 2,72 • IO15 55 2,30 • IO14
5,2 9,36 • IO14 65 7,26 • IO13 5,0 2,61 • IO15 60 2,11 • IO14
5,4 9,00 • IO14 70 6,74-1013 5,2 2,52 • IO15 65 1,95 • IO14
5,6 ‘ 8,67-1014 75 6,29 • IO13 5,4 2,41 • IO15 70 1,81 • IO14
5,8- 8,37 • IO14 80 5,89 • IO13 5,6 2,32 • IO15 75 1,69 • IO14
6,0 8,08 • IO14 85 5,54 • IO13 5,8 2,24 • IO15 80 1,58 • IO14
6,2 7,81 • IO14 90 5,24 • IO13 6,0 2,16 • IO15 85 1,49 • IO14
6,4 7,56 • IO14 95 4,96 • IO13 6,2 2,09 • IO15 90 1,41 • IO14
6,6 7,33 • IO14 100 4,71 • IO13 6,4 2,03 • IO15 95 1,33 • IO14
