
- •Лекция №1 Элементы теории твердого тела
- •1 Полупроводники
- •Полупроводники
- •Структура элементарной ячейки ПП
- •2 Элементы зонной теории полупроводников
- •Полупроводник (ПП), как твердое тело, представляет собой множество атомов, сильно взаимодействующих между собой,
- •Зонная диаграмма полупроводника с собственной электропроводностью
- ••Собственными полупроводниками, или полупроводниками типа i, называют полупроводники, кристаллическая решетка которых в идеальном
- •Если валентность атомов равна четырем, то вокруг каждого из атомов, помимо четырех собственных,
- •Энергетические расстояния между уровнями зоны в реальных случаях не превышают 10-17 эВ, т.
- •Проводимость в ПП возможна лишь тогда, когда возможен переход электрона на ближайший энергетический
- •Если ширина запрещенной зоны
- ••Перемещение вакантного места внутри кристаллической решетки принято рассматривать как перемещение некоторого положительного заряда,
- ••Двигаясь хаотически, электроны могут занимать вакантные места в ковалентных
- •3 Примесные полупроводники
- ••Полупроводники, кристаллическая решетка которых помимо четырехвалентных атомов содержит атомы с валентностью, отличающейся от
- ••С точки зрения зонной теории, при тепловой генерации происходит переход электронов из валентной
- •Свойства полупроводниковых материалов

•Полупроводники, кристаллическая решетка которых помимо четырехвалентных атомов содержит атомы с валентностью, отличающейся от валентности основных атомов, и их концентрация превышает собственную концентрацию носителей заряда, называют примесными. полупроводниками
•Если валентность примесных атомов больше валентности основных атомов, например, в кристаллическую решетку кремния введены пятивалентные атомы мышьяка, то пятый валентный электрон примесного атома оказывается незанятым в ковалентной связи, то есть становится свободным и легко отрывается от атома. При этом примесный атом оказывается ионизированным и приобретает положительный заряд. Такой полупроводник называют электронным, или полупроводником типа п, а примесные атомы называют
донорами.
•Если в кристаллическую решетку кремния введены атомы трехвалентной примеси, например атомы алюминия, то одна из ковалентных связей оказывается незаполненной. При незначительном тепловом воздействии электрон одной из соседних связей может перейти в незаполненную связь, а на том месте, откуда пришел электрон, возникает дырка. При этом примесный атом приобретает отрицательный заряд. Такой полупроводник называют дырочным, или полупроводником типа р, а примесные атомы называют
акцепторами.
•Электропроводность полупроводников, обусловленную наличием примесей, называют его примесной проводимостью.

•С точки зрения зонной теории, при тепловой генерации происходит переход электронов из валентной зоны в зону проводимости, а при рекомбинации — их возврат из зоны проводимости в валентную зону. Скорость тепловой генерации обратно пропорциональна ширине запрещенной зоны и прямо пропорциональна температуре Т.
•Для германия при Т = 3000 К ширина запрещенной зоны имеет значение = 0,72 эВ, для кремния =1,12 эВ, для арсенида галлия =1,41 эВ. Чем шире запрещенная зона, тем меньше концентрация собственных носителей заряда.
•Электроны в электронном полупроводнике называют основными носителями заряда, а дырки — неосновными.
•Дырки в дырочном полупроводнике называют основными носителями заряда, а электроны — неосновными.





Свойства полупроводниковых материалов
Параметр
Время жизни неосновных носителей заряда, с
Теплопроводность, Вт/К·см
Температура плавления, Тпл, oС
Ширина запрещенной зоны, Ез, эВ
Подвижность электронов, n, см2/(В.с)
Подвижность дырок, |
р, см2/(В.с) |
Собственная концентрация, ni, см-3
Германий |
Кремний |
Арсенид галлия |
10-3 |
2,5·10-3 |
10-8 |
0,6 |
1,45 |
0,46 |
940 |
1420 |
1240 |
0,67 |
1,11 |
1,4 |
3800 |
1400 |
1500 |
1800 |
500 |
450 |
2,5.1013 |
2.1010 |
1,5.106 |