3. Электропроводность собственного и примесного полупроводника. Зависимость электропроводности от температуры

Электропроводность (σ) — это способность вещества проводить электрический ток. Для полупроводников она определяется формулой: σ = q * (n * μ_n + p * μ_p) где:

• q — заряд электрона,

• n, p — концентрации электронов и дырок,

• μ_n, μ_p — их подвижности.

Электропроводность определяется, главным образом, плотностью концентрации, или просто концентрацией подвижных носителей– их количеством в единице объёма.

Электропроводность собственного полупроводника

Электропроводность собственного полупроводника быстро

(экспоненциально) растёт с увеличением температуры, так как при этом

усиливается термогенерация электронно-дырочных пар и растёт их концентрация.

• Проводимость возникает только за счет собственных (электроны и дырки) носителей.

• Чем выше температура, тем во много раз больше пар носителей.

• Подвижность с ростом температуры падает из-за увеличения рассеяния носителей на тепловых колебаниях решетки (фононах).

Электропроводность примесного (легированного) полупроводника

имеет три характерных участка:

Область низких температур: Концентрация основных носителей растет экспоненциально с температурой -> Подвижность растет Итог: Электропроводность резко возрастает с температурой.

Область комнатных температур: Концентрация основных носителей постоянна и равна концентрации примеси ->Подвижность падает из-за рассеяния на тепловых колебаниях решетки. Итог: Электропроводность плавно уменьшается с ростом температуры

Область высоких температур: Полупроводник ведет себя как собственный -> Концентрация носителей экспоненциально растет Итог: Электропроводность резко возрастает с температурой, повторяя поведение собственного полупроводника.

4.Концентрация носителей заряда в собственном и примесном полупроводнике.

В собственном полупроводнике концентрации электронов и дырок равны и определяются шириной запрещённой зоны и температурой. В примесном полупроводнике основные носители определяются концентрацией доноров (n-тип) или акцепторов (p-тип), а неосновные — значительно меньше и зависят от температуры.

Зависимость концентрации свободных электронов n от температуры Т :

Быстрому росту концентрации за счет активации примеси. Рост прекращается, когда будут активированы все атомы примеси. В области высоких температур рост возобновляется за счёт усиления термогенерации атомами самого полупроводника. Так же экспоненциальная зависимость концентрации ni для собственного полупроводника.

Для определения собственной концентрации заданного полупроводника при заданной температуре :

19.Мдп транзистор с плавающим затвором.

Устройство МДП-транзистора с плавающим затвором изображено на левом рисунке

В таком транзисторе есть два металлических слоя, выполняющих функцию двух затворов. На верхний, обычный затвор, может быть подано внешнее напряжение Uзи в виде короткого импульса, рис. 31. Возникает электрическое поле, которое заряжает внутренний, плавающий затвор. В зависимости от знака поданного Uзи, заряд плавающего затвора будет + Q или –Q. Этот заряд, в свою очередь, создает вокруг себя электрическое поле, проникающее в полупроводник. При +Q в полупроводнике возникает режим инверсии. Образуется n-канал, транзистор открыт. При отрицательном Uзи плавающий затвор приобретает заряд-Q. Канал исчезает (закрытое состояние). Главное свойство такого транзистора - заряд плавающего затвора не исчезает после отключения Uзи. Таким образом, МДП-транзистор с плавающим затвором обладает свойствами ячейки памяти, способной хранить 1бит информации.