Ордена Трудового Красного Знамени федеральное государственное
бюджетное образовательное учреждение высшего образования
Московский технический университет связи и информатики
|
Предмет: Электроника
Контрольные вопросы
Проверил(а): Сретенская Н.В.
2 курс, факультет ЦЗОПБ
Группа БИК1953
Вариант 05
Москва, 2020
Оглавление
Вопрос 0. Электрические заряды в полупроводниках. Виды токов. 3
Полупроводник 3
Носители заряда в полупроводниках. 5
Виды токов 7
Вопрос 5. Собственный и примесный полупроводник 9
Список использованной литературы 11
Вопрос 0. Электрические заряды в полупроводниках. Виды токов. Полупроводник
Сначала разберемся что такое полупроводник.
По величине электропроводности принято подразделять твердые тела на три основных класса:
диэлектрики, для которых удельная электропроводность -
σ<10-12Ом-1м-1;
полупроводники - 105> σ> 10-12 Ом-1м-1;
металлы - σ >105 Ом-1м-1.
К полупроводникам относятся: некоторые химические элементы, например: селен, кремний и германий, сернистые соединения, например сернистый таллий, сернистый кадмий, сернистое серебро, и т.д.
Полупроводники характеризуются:
типом проводимости (электронный — n-тип, дырочный — р-тип);
удельным сопротивлением;
временем жизни носителей заряда (неосновных) или диффузионной длиной, скоростью поверхностной рекомбинации;
плотностью дислокаций.
Св-ва полупроводников:
Полупроводники характеризуются как свойствами проводников, так и диэлектриков. В полупроводниковых кристаллах атомы устанавливают ковалентные связи (то есть, один электрон в кристалле кремния, как и алмаза, связан двумя атомами), электронам необходим уровень внутренней энергии для высвобождения из атома. Эта энергия появляется в них при повышении температуры.
С ростом температуры число свободных электронов и дырок увеличивается, поэтому в полупроводнике, не содержащем примесей, удельное сопротивление уменьшается. Условно принято считать полупроводниками элементы с энергией связи электронов меньшей чем 1,5—2 эВ. Электронно-дырочный механизм проводимости проявляется у собственных (то есть без примесей) полупроводников. Он называется собственной электрической проводимостью полупроводников
Во время разрыва связи между электроном и ядром появляется свободное место в электронной оболочке атома. Это обуславливает переход электрона с другого атома на атом со свободным местом. На атом, откуда перешёл электрон, входит другой электрон из другого атома и т. д. Это обуславливается ковалентными связями атомов. Таким образом, происходит перемещение положительного заряда без перемещения самого атома. Этот условный положительный заряд называют дыркой.
В полупроводниках носителями заряда являются электроны и дырки. Отношение их концентраций определяет тип проводимости полупроводника. Те носители, концентрация которых выше, называют основными носителями заряда, а носители другого типа — неосновными.
Если концентрация электронов значительно превосходит концентрацию дырок, то такой полупроводник называют полупроводником n-типа проводимости. В этом случае основными носителями заряда являются электроны, а неосновными носителями — дырки.
Полупроводник n-типа:
Внесение в полупроводник примесей существенно влияет на поведение электронов и энергоуровни спектра кристалла. Валентные электроны примесных атомов создают энергетические уровни в запрещенной зоне спектра.
К примеру, если в решетке германия один атом замещен пятивалентным атомом фтора, то энергия дополнительного электрона станет меньше, чем энергия, которая соответствует нижней границе зоны проводимости. Энергетические уровни подобных примесных электронов находятся ниже дна зоны проводимости. Эти уровни заполненные электронами называют донорными. Для перевода электронов с донорных уровней в зону проводимости необходима энергия меньше, чем у чистого полупроводника. После того как электроны переброшены в зону проводимости с донорных уровней, говорят, что в полупроводнике появилась проводимость n-типа.
Энергетическая диаграмма такого полупроводника изображена на рис.1.
Рис.1
Соответственно, если концентрация дырок выше, чем электронов, то полупроводник называют полупроводником p-типа. В нем основными носителями являются дырки, а неосновными носителями — электроны.
Полупроводник p-типа
В полупроводнике, который содержит акцепторную примесь, электроны довольно легко переходят из валентной зоны на акцепторные уровни. В такой ситуации в валентной зоне появляются свободные дырки. Число дырок в данном случае существенно больше, чем свободных электронов, которые образовались при переходе из валентной зоны в зону проводимости. В данной ситуации дырки - основные носители заряда, электроны -- неосновные. Энергетическая диаграмма полупроводника p-типа приведена на рис.2.
Рис.2