Тема 1.2. Примесные полупроводники

Введение донорной примеси в чистые полупроводники. Диаграмма энергетических уровней. Основные и неосновные носители зарядов. Введение акцепторной примеси в чистый полупроводник. Диаграмма энергетических зон. Уровень Ферми в примесных полупроводниках. Термисторы и варисторы.

В значительной степени увеличить электропроводность полупро­водника можно путем введения примесей, увеличивая тем самым концентрацию дырок или электронов. В результате получается уже не собственный ПП, а примесный. В собственном ПП количество электро­нов и дырок одинаковое, т.е. n_t » р,, где: rij - концентрация электронов в собственном ПП; Pi — концентрация дырок в собственном ПП. В примесном же ПП М_Г1=Р_П, и поэтому встает вопрос об основных и неосновных носителях зарядов:

ОН - основные носители заряда,концентрация которых преобла­дает в данном ПП;

НИ - неосновные носители заряда, концентрация которых на несколько пооядков ниже ОН. ПИ типа "п" - это полупроводник с пятивалентной донорной при­месью, для которого Г»_п » р_п и основными носителями заряда явля­ются электроны.

Образование собственно! электропроводности

Рис. 3

Плоскостная схема кристаллической-решетка кремния (германия)

В качестве примеси(донора)могут спользоваться следующие элементы:As;Pb;P.

На рис.6 и7 изображены плоскостная схема кристаллической ре­шетки Ge с пятивалентной примесью и энергетическая диаграмма при­месного ПП с "п" проводимостью. Из рис.7 видно, что в примесном ПП 2 процесса приводят к образованию основных носителей заряда (в данном случае электронов:генерация пар НЗ в атоме ПП и иониза­ция атомов примеси. Ид, - энергия ионизации донора. Неосновные носители аряда (НЗ) получаются только в процессе генерации.

ПП типа "р" - это полупроводник с трехвалентной примесью (ак­цепторной), для которого:Рр»Пр; и основными носителями заряда являются дырки.

В качестве примеси (акцептора) используются элементы In, All. В.

ПП с пятивалентной примесью Энергетическая диаграмма

Проводимость примесного полупроводника имеет нелинейную зави-

симость от приложенного напряжения и температуры. Эти свойства полупроводника используются в термисторах и варистор^х (рис.10).

Термистор- это полупроводниковый резистор, в котором используется зависимость электрического сопротивлений полупровод­ника от температуры. Наибольшее применение получили терморезисто­ры с отрицательным температурным коэффициентом (ft'jR).

Условное обозначение

термистора варистора