Лекция №1 Элементы теории твердого тела

Полупроводники

1.Полупроводники 2.Элементы зонной теории 3.Примесные полупроводники

1 Полупроводники

Полупроводники

Структура элементарной ячейки ПП

2 Элементы зонной теории полупроводников

Количественный анализ энергетического состояния полупроводниковых материалов и полупроводниковых приборов базируется на зонной теории твердого тела.

В автономном (одиночном) атоме расстояния между последовательными энергетическими уровнями непрерывно уменьшаются по мере увеличения энергии.

«Потолком» энергетического состояния является уровень ионизации, на котором электрон делается свободным и может покинуть атом.

В невозбужденном состоянии верхние уровни атома всегда свободны.

Полупроводник (ПП), как твердое тело, представляет собой множество атомов, сильно взаимодействующих между собой, благодаря малым межатомным расстояниям.

Поэтому всю совокупность атомов в кристалле ПП следует рассматривать как единое целое. Теория электронов в кристаллических твердых телах должна обязательно учитывать влияние на них атомных «остовов», образующих периодическую кристаллическую решетку.

Этими «запрещенными полосами», или зонами, в распределении энергии по квантовым состояниям отделены друг от друга «разрешенные» энергетические зоны.

Зонная диаграмма полупроводника с собственной электропроводностью

•Собственными полупроводниками, или полупроводниками типа i, называют полупроводники, кристаллическая решетка которых в идеальном случае не содержит примесных атомов другой валентности.

•Атомы в кристаллической решетке полупроводника расположены упорядоченно на таких расстояниях друг от друга, что их внешние электронные оболочки перекрываются, и у электронов соседних атомов появляются общие орбиты, посредством которых образуются ковалентные связи.