Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Абрамов А.И. -> "Основы экспериментальных методов ядерной физики" -> 73

Основы экспериментальных методов ядерной физики - Абрамов А.И.

Абрамов А.И. , Казанский Ю.А., Матусевич Е.С. Основы экспериментальных методов ядерной физики — М.: Атомиздат , 1977. — 528 c.
Скачать (прямая ссылка): osnoviexperementalnihmetodovyader1977.djvu
Предыдущая << 1 .. 67 68 69 70 71 72 < 73 > 74 75 76 77 78 79 .. 232 >> Следующая


166 ростям, т. е. электроны в этой зоне не могут участвовать в переносе зарядов и не дают вклада в электропроводность кристалла. Следовательно, твердое тело, в котором все зоны или пустые, или полностью заполненные, — изолятор, твердое тело с частично заполненными зонами — полупроводник. Ясно, что при абсолютном нуле температуры все полупроводники становятся изоляторами. У металлов зоны разрешенных значений энергии перекрываются и при любой температуре электроны могут под действием внешнего поля приобретать энергию, т. е. участвовать в проводимости. При температуре, отличной от абсолютного нуля, в полупроводниках и изоляторах часть электронов из валентной зоны за счет тепловой энергии переходит в зону проводимости, где они могут свободно перемещаться под действием внешнего поля. Вероятность такого перехода экспоненциально возрастает с уменьшением ширины запрещенной зоны. Электропроводность в полупроводнике создается не только электронами, перешедшими в зону проводимости, но и электронами в валёнтной зоне. Последнее возможно потому, что после переброски электронов в зону проводимости в валентной зоне остаются незаполненные места — дырки, и все остальные электроны получают возможность перемещаться под действием электрического ПОЛЯ, внося вклад в ток. Электропроводность будет тем больше, чем больше дырок в валентной зоне. Оказалось гораздо удобнее вместо движения электронов валентной зоны рассматривать движение дырок, приписывая им положительный заряд, равный по абсолютному значению заряду электрона, и эффективную массу, близкую в большинстве практически важных случаев к массе свободного электрона. Итак, носителями тока в полупроводнике являются электроны проводимости и дырки в валентной зоне.

Если дырки в валентной зоне и электроны в зоне проводимости появляются только в результате тепловых переходов через запрещенную зону, то число свободных электронов в полупроводнике равно числу дырок, и такие полупроводники называются собственными или полупроводниками с собственной проводимостью или полупроводниками г-типа.

В идеальном кристалле, т. е. в кристалле без примесей чужеродных атомов и нарушения периодичности расположения атомов, электрон не может обладать энергией, соответствующей запрещенной зоне. В реальном кристалле всегда имеются дефекты и примеси, причем последних, как правило, больше.

Вблизи мест с нарушениями периодичности решетки (локализованных центров) периодическое кулоновское поле идеальной решетки искажается, соответственно изменяется и диаграмма энергетических зон. В запрещенной зоне появляются уровни, обязанные своим происхождением примесям и дефектам.

Локализованные центры могут ионизоваться: или отдавая электроны в зону проводимости, тогда они называются допорными центрами (или донорами), или принимая электроны из валентной зоны, тогда они называются акцепторными центрами (или акцепторами).

167 Соответствующие этим центрам уровни в запрещенной зоне называются донорными и акцепторными. Донорные уровни располагаются вблизи верхнего края запрещенной зоны, а акцепторные — вблизи нижнего.

Энергия, необходимая для ионизации донорных и акцепторных уровней (энергия активации), как правило, существенно меньше ширины запрещенной зоны Eg. Следовательно, вероятность ионизации этих примесных* уровней много больше вероятности теплового переброса электрона из валентной зоны в зону проводимости. Малая энергия активации приводит к тому, что в обычных условиях и даже при охлаждении до температур порядка 100° К примесные уровни остаются ионизованными.

Следует, однако, подчеркнуть важное различие между ионизацией примесного уровня и перебросом электрона из валентной зоны в зону проводимости. В первом случае в валентной зоне при ионизации акцепторного уровня или в зоне проводимости при ионизации донорного уровня возникает только один носитель заряда, поскольку ни захваченные на акцепторные уровни электроны, ни донорные центры не могут перемещаться под действием электрического поля. Во втором случае образуются два свободных носителя — электрон и дырка.

Полупроводник, у которого электроны в зоне проводимости возникают, в основном, в результате переходов с донорных уровней, называется электронным полупроводником или полупроводником п-типа. Полупроводник, у которого проводимость обусловлена переходом электронов из валентной зоны на акцепторные уровни, называется дырочным полупроводником или полупроводником р-типа. Такие полупроводники, проводимость которых обусловлена носителями, созданными в результате ионизации примесных уровней, называются примесными в отличие от собственных полупроводников, проводимость которых обусловлена переходами электронов из валентной зоны в зону проводимости.

Основными носителями в примесном полупроводнике называют те носители, концентрация которых больше, а неосновными — носители с меньшей концентрацией.

Энергетические схемы полупроводников с разными типами проводимости представлены на рис. 6.2.

Ток, который возникает в полупроводнике вследствие дрейфа носителей заряда под действием внешнего поля, определяет удельное сопротивление р. Из определения р как величины обратной проводимости следует, что
Предыдущая << 1 .. 67 68 69 70 71 72 < 73 > 74 75 76 77 78 79 .. 232 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed