Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Зи С.М. -> "Физика полупроводниковых приборов" -> 17

Физика полупроводниковых приборов - Зи С.М.

Зи С.М. Физика полупроводниковых приборов — М.: Энергия, 1973. — 656 c.
Скачать (прямая ссылка): fizikapoluprovodnikovihpriborov1973.djvu
Предыдущая << 1 .. 11 12 13 14 15 16 < 17 > 18 19 20 21 22 23 .. 228 >> Следующая

фундаментального поглощения для Ge, Si и GaAs. Смещение кривых к более
высоким энергиям фотонов при низких температурах обычно ассоциируется с
температурной зависимостью ширины запрещенной зоны (см. рис. 8).
3. Тепловые процессы. Если наряду с электрическим полем на
полупроводник действует градиент температуры, то полная плотность тока
(для .одномерного случая) дается выражением [Л. 4]
( 1 дЕр дТ \
где а - электропроводность; EF - энергия Ферми; ?Р - дифференциальная
термо-э. д. с. Для невырожденного полупроводника с вре-
Рис. 27. Измеренные коэффициенты поглощения вблизи и выше края фунда-¦
ментального поглощения для чистых Ge,
Si н GaAs [Л. 54-56].
менем свободного пробега %-E~s, определение которого было дано ранее,
термо-э. д. с. равна;
.( - s+ In ^)] "Р-п - [-Г-Чт)
<? "Р-п + № р 1
(74)
где k - постоянная Больцмана; Nc я Nv - эффективная плотность состояний
соответственно в зоне проводимости и в валентной зоне.
Из выражения (74) следует, что термо-э. д с. отрицательна для
полупроводника n-типа и положительна для полупроводника р-типа. Это
свойство часто используют для определения типа проводимости
полупроводника. Термо-э. д. с. также может быть использована для
определения положения уровня Ферми относительно краев зон. При комнатной
температуре термо-э. д. с. "5й в кремнии р-типа увеличивается с ростом
сопротивления; она равна I мв/°К. для образца с р=0,1 ом-см и 1,7 мв/°К
для образца с р=100 ом-см.
Рис. 28. Измеренная температурная зависимость теплопроводности для чистых
Ge, Si, GaAs, Си и алмаза типа II Для образцов с высокой
концентрацией примесей теплопроводность понижается [Л. 57-61].
Аналогичные результаты (за исключением знака термо-э. д. с,) были
получены дли образцов кремния n-типа. Другим важным параметром,
характеризующим тепловые эффекты, является теплопроводность к, которая
при X ~\E~S для электронов и дырок дается в виде
k2a Т
+
k2a Т
пр\ЫН
(щх.п + рр-р)2
(75)
Первый, второй и третий члены правой части уравнения (75) Отражают вклад
в теплопроводность соответственно решеточной составляющей, электронной
составляющей и составляющей, связанной со смешанной проводимостью. Вклад
носителей заряда в теплопроводность в общем случае весьма мал. Третий
член, однако может быть достаточно велик, если Eg^>kT. Установлено, что
теплопроводность сначала растет с ростом температуры, а затем убывает при
высоких температурах.
На рис. 28 показаны измеренные значения теплопроводности в зависимости от
температуры решетки для Ge, Si и GaAs Данные
при комнатной температуре для этих полупроводников приведены в табл. 2-2.
На рис. 28 показаны также значения теплопроводности для меди и для алмаза
типа II. Медь является наиболее часто используемым металлом, применяемым
в конструкции теплоотводов приборов с р-п переходом; алмаз типа II имеет
по сравнению со всеми известными веществами наивысшую теплопроводность
при комнатной температуре; его применение в качестве теплоотвода для
лазеров с р-п переходом и ЛПД-генераторов будет обсуждаться далее.
4. Свойства полупроводников в больших полях. Как упоминалось в § 5 (п.
1), •при слабых электрических полях дрейфовая скорость в полупроводнике
пропорциональна электрическому полю, а коэффициент пропорциональности -
подвижность - не зависит от электрического поля. Однако если поле
существенно велико, наблюдается нелинейность подвижности и в некоторых
случаях - насыщение дрейфовой скорости. При очень больших полях
происходят процессы ударной ионизации. Мы сначала рассмотрим нелинейную
подвижность.
При тепловом равновесии носители поглощают и испускают фо-ноны и их
результирующее изменение энергии равно нулю. Распределение энергии при
тепловом равновесии является максвелловским. В присутствии электрического
поля носители приобретают энергию от поля и теряют ее за счет
преобладания эмиссии фононов над поглощением. При больших полях наиболее
часто рассеяние происходит путем эмиссии оптических фононов. Таким
образом, носители в среднем приобретают более высокую энергию, чем при
тепловом равновесии. При возрастании поля средняя энергия носителей также
возрастает, и они нагреваются до эффективной температуры Те, которая
выше, чем температура решетки Т. Из уравнения баланса, при котором
энергия, приобретаемая носителями в электрическом поле, может
уравновешиваться эквивалентной энергией потерь при обмене с решеткой,
можно получить [Л. 3] для германия и кремния:
где р0 - подвижность при слабом поле; Е -¦ электрическое поле к С" -
скорость звука.
Если мы имеем квадратичное отклонение подвижности
от постоянного значения при слабых полях, и уравнения (76) и
(77) приводягся к виду
(76)
и
(77)
Зп ( р0? \2
Если поле возрастает до ^величины, определяемой соотношением 8С*/3,
температура носителей удваивается по сравнению с температурой решетки и
подвижность уменьшается на 30%. Наконец, при существенно высоких полях
дрейфовая скорость для германия и кремния приближается к скорости,
Предыдущая << 1 .. 11 12 13 14 15 16 < 17 > 18 19 20 21 22 23 .. 228 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

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

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed