40 Положение уровня Ферми и концентрация носителей заряда в собственных и примесных полупроводниках;

Отсюда видно, что в собственном полупроводнике уровень Ферми находится вблизи середины запрещённой зоны. Это даёт для концентрации собственных носителей

,где E_g — ширина запрещённой зоны и N_c(v) определяется следующим выражением

43 Время релаксции  Время установления равновесия (частичного или полного) в системе называется временем релаксации. Процесс установления равновесия в газах определяется длиной свободного пробега частиц   и временем свободного пробега   (среднее расстояние и среднее время между двумя последовательными столкновениями молекул). Отношение   имеет порядок величины скорости частиц. Величины   и   очень малы по сравнению с макроскопическими масштабами длины и времени. С другой стороны, для газов время свободного пробега значительно больше времени столкновения  . Только при этом условии релаксация определяется лишь парными столкновениями молекул.

.46  собственной проводимостью лупроводники, в которых свободные электроны и «дырки» появляются в процессе ионизации атомов, из которых построен весь кристалл, называют полупроводниками с собственной проводимостью. В полупроводниках с собственной проводимостью концентрация свободных электронов равняется концентрации «дырок».

Проводимость связана с подвижностью частиц следующим соотношением:

где ρ - удельное сопротивление, μ_n — подвижность электронов, μ_p — подвижность дырок, N_n,p — их концентрация, q — элементарный электрический заряд (1,602×10⁻¹⁹ Кл).

48Диффузия. Законы Фика. Диффузионная длина;

Диффузия — это обусловленный хаотическим тепловым движением перенос атомов, он может стать направленным под действием градиента концентрации или температуры. Диффундировать могут как собственные атомы решетки (самодиффузия или гомодиффузия), так и атомы других химических элементов, растворенных в полупроводнике (примесная или гетеродиффузия), а также точечные дефекты структуры кристалла — междоузельные атомы и вакансии.

Зако́ни Фі́ка (рос. законы Фика; англ. Fick's laws; нім. Ficksche Gesetze n pl) —

1) В системі з градієнтом концентрації речовини dC/dx в напрямку х дифузійний потік J визначається першим законом Фіка:

,

де D — коефіцієнт дифузії (знак «-» вказує на напрямок потоку від більших концентрацій до менших).

У разі градієнту концентрації не лише в напрямку х, треба використовувати загальнішу формулу:

,

де μ — хімічний потенціал.

2) В системі з градієнтом концентрацій речовини dC/dx в напрямку х швидкість зміни концентрації речовини в даній точці, зумовлена дифузією, визначається другим законом Фіка:

,

де t — час.

ДИФФУЗИОННАЯ ДЛИНА в полупроводнике - расстояние, на к-ром плоский диффузионный поток неравновесных носителей заряда(в отсутствие электрич. поля) уменьшается в е раз. Д. д. L имеет смысл ср. расстояния, на к-рое смещаются носители заряда в полупроводнике вследствие диффузии за время   их жизни:   , где D - коэф. диффузии носителей заряда в полупроводниках.

50. Температурная зависимость коэффициента диффузии Зависимость коэффициента диффузии от температуры в простейшем случае выражается законом Арениуса:

D = D₀exp( − E_a / kT),

где D — коэффициент диффузии [ {м²}/{сек} ]; E_a — энергия активации [Дж]; k — постоянная Больцмана; T — температура [K].

51. Теплопроводность. Закон Видемана – Франца – Лоренца;Теплопрово́дность — это перенос тепловой энергии структурными частицами вещества (молекулами, атомами, ионами) в процессе их теплового движения. Такой теплообмен может происходить в любых телах с неоднородным распределением температур, но механизм переноса теплоты будет зависеть от агрегатного состояния вещества

Зако́н Видема́на — Фра́нца — это физический закон, утверждающий, что для металлов отношение коэффициентатеплопроводности (либо тензора теплопроводности) K к удельной электрической проводимости (либо тензору проводимости) σ пропорционально температуре:

.