1. Температурний рівень Фермі в акцепторному напівпровіднику
Фонові домішки можуть мати різні властивості.
Рис 1.
Рівень Фермі є на величині кТ для кожної з цих домішок. Якщо рівень фермі є нижче донорного рівня, то це означає що донорний рівень є іонізований. Це означає що акцепторний рівень теж є іонізований. В такому випадку рівняння електро нейтральності для випадку коли рівень Фермі:
(ф1)
Нехай ми розглядаємо діапазон температур
(ф2)
Концентрація не рівноважних носіїв заряду є мала. За умови, що концентрація акцепторів є рівна донорам і електронний газ є не вироджений і виконується закон діючих мас, то в такому випадку концентрація електронів і дірок є рівні то такий напівпровідник поводить себе, як чистий напівпровідник. У власному напівпровіднику є
(ф3)
для скомпенсованого дана формула не виконується.
Для скомпенсованого:
(ф4)
нехай ми маємо не повну компенсацію і
і є надлишок донорної домішки піде на компенсацію акцепторної домішки, тобто у поведінці частково скомпенсованого і не скомпенсованого напівпровідника щоб їх побачити запишемо рівняння.
(ф5)
І якщо тепер підставити величини концентрацій
(ф6)
оскільки є більше то при Т=0 можна нехтувати дірковою провідністю звідси:
(ф7) оскільки ; рівень Фермі у скомпенсованому напівпровіднику.
Рівень Фермі у скомпенсованому напівпровіднику.
Рівні Фермі у різних напівпровідниках:
(ф8)
Рис 2.
Температурний хід рівня фермі виражається:
(ф9)
в такому випадку рівень Фермі
Рис 3.
Якщо буде другий випадок
(ф10)
то в цьому випадку, рівень Фермі буде поводити себе, як в донорному напівпровіднику.
(ф11)
Якщо змінюючи концентрацію донорів і акцепторів можна в широких межах міняти концентрацію носіїв заряду у н/п при умові що напівпровідник є не виродженим. Якщо напівпровідник є повністю скомпенсований, то в такому випадку рівень фермі розміщується по середині між акцепторним і донорним рівнем донорної домішки то такий н/п є скомпенсованим.
Якщо н/п неповністю скомпенсований, то рівень фермі буде співпадати з тим рівнем домішки, якої є більше. При збільшенні температури спостерігається перехід такого н/п скомпенсованого до властивостей власного н/п. При чому цей перехід до властивостей відбувається. Якщо концентрації фонових домішок суттєво відрізняються то напівпровідник буде поводити себе, як напівпровідник з одним типом домішки.
2. Енергія зв’язку, полярність, кратність.
Енергія зв’язку – різниця енергій між зв’язаними і вільними частинками.
Полярний зв'язок — вид хімічного зв'язку, що характеризується наявністю сталого електричного дипольного моменту внаслідок незбігу центрів тяжіння негативного заряду електронів і позитивного заряду ядер. Більшість ковалентних, а також усі донорно-акцепторні та іонні зв'язки є полярними. Молекули, в яких атоми зв'язані полярним зв'язком, називають полярними, наприклад Н2О, NH3, HCl. Такі молекули часто більш реакційноздатні, ніж неполярні.
Кратність зв’язку – визначається кількістю електронних пар, які формують кристалічну структуру в атомах при цьому виникають дипольні моменти, величина яких задається ефективним зарядом і довжиною дипольного зв’язку.
Білет 6