Примесная проводимость полупроводников

Примесная проводимость полупроводников

Проводимость полупроводников возрастает с введением примесей, когда вместе с своей проводимостью появляется дополнительная примесная проводимость.

Примесной проводимостью полупроводников именуется проводимость, обусловленная наличием примесей в полупроводнике.

Примесными центрами могут быть:

1. атомы либо ионы хим частей, внедренные в решетку полупроводника;

2. лишниие атомы либо ионы, внедренные в междоузлия решетки;

3. различного рода другие недостатки Примесная проводимость полупроводников и преломления в кристаллической решетке: пустые узлы, трещинкы, сдвиги, возникающие при деформациях кристаллов, и др.

Изменяя концентрацию примесей, можно существенно наращивать число носителей зарядов того либо другого знака и создавать полупроводники с преимущественной концентрацией или негативно, или положительно заряженных носителей.

Примеси можно поделить на донорные (отдающие) и акцепторные (принимающие Примесная проводимость полупроводников).

Донорная примесь

Разглядим механизм электропроводности полупроводника с донорной пятивалентной примесью мышьяка As, которую вводят в кристалл, к примеру, кремния. Пятивалентный атом мышьяка дает четыре валентных электрона на образование ковалентных связей, а 5-ый электрон оказывается незанятым в этих связях (рис. 8).

Рис. 8

Энергия отрыва (энергия ионизации) 5-ого валентного электрона Примесная проводимость полупроводников мышьяка в кремнии равна 0,05 эВ = 0,08⋅10-19 Дж, что в 20 раз меньше энергии отрыва электрона от атома кремния. Потому уже при комнатной температуре практически все атомы мышьяка теряют один из собственных электронов и становятся положительными ионами. Положительные ионы мышьяка не могут захватить электроны примыкающих атомов, потому что все четыре связи у Примесная проводимость полупроводников их уже укомплектованы электронами. В данном случае перемещения электрической вакансии — «дырки» не происходит и дырочная проводимость очень мала, т.е. фактически отсутствует.

Донорные примеси — это примеси просто отдающие электроны и, как следует, увеличивающие число свободных электронов. При наличии электронного поля свободные электроны приходят в упорядоченное движение в кристалле полупроводника Примесная проводимость полупроводников, и в нем появляется электрическая примесная проводимость. В конечном итоге мы получаем полупроводник с в большей степени электрической проводимостью, именуемый полупроводником n-типа. (От лат. negativus — отрицательный).

Так как в полупроводнике n-типа число электронов существенно больше числа дырок, то электроны являются основными носителями заряда, а дырки — неосновными Примесная проводимость полупроводников.

Акцепторная примесь

В случае акцепторной примеси, к примеру, трехвалентного индия In атом примеси может дать свои три электрона для воплощения ковалентной связи только с 3-мя примыкающими атомами кремния, а 1-го электрона «недостает» (рис. 9). Один из электронов примыкающих атомов кремния может заполнить эту связь, тогда атом Примесная проводимость полупроводников In станет недвижным отрицательным ионом, а на месте ушедшего от 1-го из атомов кремния электрона появляется дырка. Акцепторные примеси, захватывая электроны и создавая тем подвижные дырки, не наращивают при всем этом числа электронов проводимости. Главные носители заряда в полупроводнике с акцепторной примесью — дырки, а неосновные — электроны.

Рис. 9

Акцепторные примеси Примесная проводимость полупроводников — это примеси, обеспечивающие дырочную проводимость.

Полупроводники, у каких концентрация дырок превосходит концентрацию электронов проводимости, именуются полупроводниками р-типа (От лат. positivus — положительный.).

Стоит отметить, что введение примесей в полупроводники, как и в всех металлах, нарушает строение кристаллической решетки и затрудняет движение электронов. Но сопротивление не возрастает из-за того Примесная проводимость полупроводников, что повышение концентрации носителей зарядов существенно уменьшает сопротивление. Так, введение примеси бора в количестве 1 атом на 100 тыщ атомов кремния уменьшает удельное электронное сопротивление кремния примерно в тыщу раз, а примесь 1-го атома индия на 108 - 109 атомов германия уменьшает удельное электронное сопротивление германия в миллионы раз.

Если в полупроводник сразу вводятся и донорные Примесная проводимость полупроводников, и акцепторные примеси, то нрав проводимости полупроводника (n- либо p-тип) определяется примесью с более высочайшей концентрацией носителей заряда.


primernij-plan-raboti-profilnogo-lagerya-yunie-druzya-pozharnih-s-dnevnim-prebivaniem-s-03-iyunya-po-21-iyunya-2013g-v-gbou-crtdiyu-mozhajskij.html
primernij-plan-temi-2-metodicheskie-ukazaniya-po-vipolneniyu-diplomnih-proektov-dlya-studentov-ekonomicheskogo-fakulteta.html
primernij-poryadok-organizacii-sostyazaniya.html