Примеси внедрения. Ионные структуры

Большая часть металлов из-за больших размеров их атомов не может проникать в междоузлия плотных ионных кристаллических решеток. Такое проникновение возможно только лишь в случае ионизации этих атомов в среде с большой диэлектрической проницаемостью, что приводит к уменьшению их размеров и отрыву внешних электронов, которые будут блуждать по кристаллу и создадут электропроводность n-типа.

Воздействие внешних факторов на электропроводность полупроводников влияние тепловой энергии

При увеличении температуры, действующей на собственный полупроводниковый материал, его удельное сопротивление уменьшается, а удельная проводимость возрастает:

,

где - начальная проводимость, которая зависит от материала и температуры, См/м,

- ширина запрещенной зоны, эВ,

k – постоянная Больцмана, Дж/К,

T – температура, К.

Для примесных полупроводников зависимость удельной проводимости от температуры определяется формулой:

,

где - начальная проводимость, зависящая от состава примеси и температуры, См/м,

- энергия активации, необходимая для переброса электронов на примесные уровни из валентной зоны или для переброса электронов с примесных уровней в зону проводимости, эВ.

Влияние деформации на электропроводность полупроводников

Электропроводность твердых кристаллических тел изменяется при деформации вследствие увеличения или уменьшения (растяжение, сжатие) межатомных расстояний, приводящих к изменению концентрации и подвижности носителей. Концентрация носителей заряда может стать меньше или больше вследствие изменения ширины энергетических зон кристалла и смещения примесных уровней, что в свою очередь изменяет энергию активации носителей и изменяет их эффективные массы, входящие в выражения концентрации носителей заряда.

Величиной, численно характеризующей изменение удельной проводимости (удельного сопротивления) полупроводников при определенном виде деформации, является тензочувствительность

,

которая представляет собой отношение относительного изменения удельного сопротивления полупроводника к относительной деформации в данном направлении.

Воздействие света на электропроводность полупроводников

Световая энергия, поглощаемая полупроводником, вызывает появление в нем избыточного (по сравнению с равновесным при данной температуре) количества носителей зарядов, приводящего к возрастанию электропроводности.

Фотопроводимостью называют увеличение электрической проводимости вещества под действием электромагнитного излучения.

Фотопроводимость зависит от частоты и интенсивности облучения, а также от температуры. В области малых длин волн наблюдается спад фотопроводимости. При энергии квантов, обеспечивающей появление фотопроводимости, значение ее возрастает с увеличением интенсивности облучения, так как одновременно происходят два процесса с противоположным влиянием на фотопроводимость: с одной стороны, увеличивается число носителей, а с другой — возрастает рекомбинация с увеличением концентрации носителей как одного, так и другого знака. С понижением температуры уменьшается темновая проводимость, служащая фоном, на котором появляется фотопроводимость, а поэтому роль последней возрастает. Кроме того, с понижением температуры увеличивается и сама фотопроводимость, так как с уменьшением концентрации темновых носителей заряда снижается вероятность рекомбинации носителей.

Изменение электрических свойств полупроводников под влиянием электромагнитного излучения зависит от времени (релаксация). После прекращения облучения проводимость более или менее быстро возвращается к тому значению, которое она имела до облучения. У одних полупроводников это длится микросекунды, у других измеряется минутами и даже часами. Знание инерционности фотопроводимости различных полупроводниковых веществ важно при разработке, например, фоторезисторов, к быстродействию которых предъявляются высокие требования