Билет №1.

1. Понятие полупроводника.

Полупроводник — материал, который по своей удельной проводимости занимает промежуточное место между проводниками и диэлектриками и отличается от проводников сильной зависимостью удельной проводимости от концентрации примесей, температуры и воздействия различных видов излучения. Основным свойством полупроводника является увеличение электрической проводимости с ростом температуры.

2. Примесные атомы и образование типа проводимости полупроводника.

ПРИМЕСНЫЙ АТОМ - атом кристалла, хим. природа к-рого отлична от хим. природы осн. атомов, образующих кристалл. П. а. относятся к точечным дефектам и приводят к нарушению строгой периодичности идеального кристалла. П. а. располагаются либо в узлах кристаллич. решётки, замещая осн. атомы (примесь замещения), либо в междоузлиях (примесь внедрения).

Полупроводники n-типа — полупроводник, в котором основные носители заряда — электроны проводимости.

Для того, чтобы получить полупроводник n-типа, собственный полупроводник легируют донорами. Обычно это атомы, которые имеют на валентной оболочке на один электрон больше, чем у атомов полупроводника, который легируется. При не слишком низких температурах электроны и со значительной вероятностью переходят с донорных уровней в зону проводимости, где их состояния делокализованы и они могут вносить вклад в электрический ток.

Число электронов в зоне проводимости зависит от концентрации доноров, энергии донорных уровней, ширины запрещенной зоны полупроводника, температуры, эффективной плотности уровней в зоне проводимости.

Обычно легирование проводится до уровня 10¹³-10¹⁹ доноров в см³. При высокой концентрации доноров полупроводник становится вырожденным.

Полупроводник p-типа — полупроводник, в котором основными носителями заряда являются дырки.

Полупроводники p-типа получают методом легирования собственных полупроводников акцепторами. Для полупроводников четвёртой группы периодической таблицы, таких как кремний и германий, акцепторами могут быть примеси химических элементов третьей группы — бор, алюминий.

Концентрация дырок в валентной зоне определяется температурой, концентрацией акцепторов, положением акцепторного уровня над верхом валентной зоны, эффективной плотностью уровней в валентной зоне.

Билет №2.

1. Электропроводность полупроводников.

Электропроводность у металлов полупроводников и диэлектриков в большинстве случаев зависит от концентрации свободных электронов.

Электропроводимость обусловлена наличием в этих вещ-вах свободных электронов.

E=R*(n/n^2) – полная энергия, где R-const = 3,28*10^19 Гц, n – 1, 2, 3, …

Wp = (q₁ *q₂)/(4*пи*E*r) – потенциальная энергия с взаимодействием двух зарядов.

2. Понятие функции распределения носителей заряда.

Носители заряда в полупроводниках могут находиться в двух состояниях – состоянии статического (термодинамического) равновесия

и неравновесном состоянии, обусловленном влиянием внешних воздействующих электрических, магнитных, температурных полей. Процессы, связанные с направленным движением электронов и дырок, называются явлениями переноса или кинетическими эффектами. Эти процессы являются физической основной применения полупроводников в различных областях науки и техники.

Определяя механизмы взаимодействия электронов и дырок

с колебаниями решетки кристалла при воздействии внешних полей, можно установить области использования полупроводников для практических целей.

Между частицами в решетке кристалла (ионами и электронами) существует сильное взаимодействие, что существенно усложняет изучение кинетических процессов относительно равновесных систем.

Важная особенность неравновесных процессов состоит в том, что они зависят от механизма взаимодействия в системе, т.е.

от взаимодействия носителей заряда с колебаниями решетки или дефектами кристалла.

Электроны в состоянии термодинамического равновесия

в классическом случае описываются равновесной функцией распределения Больцмана

где полная энергия .

Здесь μ – энергетический уровень Ферми.