III. 1.1. Фізичні процеси в напівпровідникових матеріалах.

III. 1.2. Температурна залежність концентрації носіїв зарядів.

III. 1.3. Механізм розсіювання і рухливість зарядів.

III. 1.4. Оптичні і фотоелектричні явища в напівпpовідниках.

III. 1.5. Утворення P/N переходу.

III. 1.6. Ефект Холу.

III. 1.1. Фізичні процеси в напівпровідникових матеріалах.

Електричний струм в нп/п зв'язаний з дрейфом носіїв зарядів. Поява цих носіїв в нп/п визначається рядом факторів: чистота, температура.

В залежності від ступеня чистоти нп/п поділяються на власні і домішкові.

Власний- нп/п в якому зневажають впливом домішок. Валентна зона - заповнена електронами, а зона провідності вільна. При 0^оК - н/п - стає діелектpиком. При температурах вище 0^оК , згідно флуктуацій в матеріалі, деякі електрони з валентної зони влучають в зону провідності, утворюють в валентній зоні вакансію. Це процес генерації. (Він іде краще чим менше ширина заказаної зони і вище температура). Одночасно іде процес рекомбінації - повернення електронів в валентну зону. В наслідок походження цих процесів в нп/п при визначеній t^оіснує pавновісна концентрація електронів і вакансій. ni=pi ni+pi=2ni

Атоми, які загубили електрони, перетворюються в (+) заряджені іони, а незаповнений валентний зв'язок утримує енергетичну вакансію для електронів, тоб то дірки. Під чинністю зовнішнього електричного поля можна придати руху зарядів напрямок.

Домішковий- нп/п в якому властивості визначаються домішками. Якщо концентрація домішок мала, то вони не взаємодіють друг з другом, а знаходяться в далині. Якщо (+) атоми знаходяться в вузлах кришталевих грат – це домішки упроваджування.

Донори– це домішки, що поставляють електрони в зону провідності. В них концентрація електронів перевищує концентрацію вакансій. Приклад: Ge+AS – e.

Акцептори– це домішки, що поставляють вакансії. Приклад: Ce+in - p

III. 1.2. Температурна залежність концентрації носіїв зарядів.

Концентрація донорів має співвідношення ND1 < ND2 < ND3.

Мала концентрація (ND1). При низьких t^oнагрівання приведе до росту ступеня іонізації донорів (1-4). Точка 4 всі електрони перекинути в зону провідності. В достатньо великому темпеpатуpном діапазоні концентрація електронів залишається постійною (4-6). При підвищених температурах електрони перекидаються через заборонену зону (6-9).

Середня концентрація (ND2) - знижує відстань між донорами, що приводе до більш активної взаємодії, зменшується енергія іонізації домішок. Виснаження можливо при більш високої температурі (7-5).

Висока концентрація ND3 – дозволяє енергії іонізації обертатися в 0. Це вироджений нп/п (3-8) (8-9), котрий здатний проводить електричний струм при дуже низьких температурах.

III. 1.3. Механізм розсіювання і рухливість зарядів.

Під чинністю зовнішнього електричного поля носії зарядів дістають деяку швидкість спрямованого руху і утворюють Електричний струм, відношення середньої швидкості до напруженості електричного поля - рухливість.

=U/E,

(45)

Питома провідність напівпровідника.

Y=е*n0*n+e*p0*p,

(46)

Де n₀і p₀- концентрація електронів і вакансій.

_n і _p- рухливість електронів і вакансій.

Фактори, що визначають рухливість:

1. Ефективна маса носія заряду.

2. Час релаксації.

Причини розгону носіїв зарядів:

1. Термальні коливання атомів або іонів;

2. Домішки при будь-яких станах. (В теорії нп/п цим фактором зневажають);

3. Дефекти грат:

_ _ M=e/m l/u,

(47)

_ _

Де: u - термальна швидкість;

l - довжина вільного пробігу електpону;

m - маса носія заряду.

Рухливість носіїв у нп/п з атомними гратами визначається злиттям зарядів, що трапляється при термальних коливаннях грат в іонізованих домішках.