21.Ефект Холла
Припустимо, що електрони в зоні провідності напівпровідника рухаються, перебуваючи під одночасним впливом електричного поля, магнітного поля і якогось досить ефективного механізму розсіювання. Якщо зона провідності може бути охарактеризована ізотропної скалярної ефективною масою, то за допомогою кінетичного рівняння Больцмана можна прийти до співвідношення
E=Ϭ-1
яке вже фігурувало раніше під номером (3.37) у класичній моделі металу Лоренца. Відповідно до цієї моделі постійна Холла (яка визначає величину відгуку в напрямку, перпендикулярному як току, так і полю) дорівнює
Безрозмірна величина г називається хол-фактором. Вона залежить від комбінації процесів розсіяння, ефективних у заданих умовах, і від того, як змінюється середній час між зіткненнями з енергією електрона. Як правило хол-фактор за величиною близький до одиниці. Так, г = 1, якщо всі електрони рухаються з однаковою швидкістю, як це передбачається в класичній моделі Друде, або для виродженого електронного газу (у якому всі електрони рухаються з однаковою швидкістю Фермі). Ми знаходимо г = (Зя / 8) = 1,18, якщо електронний газ невирождени, а розсіювання здійснюється тільки фононами. Коли істотно розсіяння на заряджених центрах, г для ізотропної зони може стати більше, ніж 1,9; з іншого боку, г може зменшитися до 0,7, якщо поверхні постійної енергії електрона істотно відрізняются від сферичної форми.
22. Р-n-переходи.Тільки в дуже чистих напівпровідникових кристалах при порівняно високих температурах переважає власне збудження. Зокрема, при низьких температурах найчастіше виявляється, що власна концентрація електронно-доручених пар пренебрежимо мала в порівнянні з концентрацією вільних носіїв заряду якогось одного типу, що з'явилися в результаті теплового збудження рівнів дефектів (домішкових рівнів). Таким чином, власний напівпровідник при охолодженні неминуче повинен стати домішковим - п-або p-типу. Ці дві можливості показані на рис. 4.1, б і в.
У домішковому напівпровіднику п-типу вільних електронів більше, ніж дірок. Назва «п-тип» примушує пам'ятати про те, що процеси провідності в такому кристалі визначаються негативно (negative) зарядженими носіями, так що ефект Холла і термоелектричні ефекти (які залежать від першого ступеня заряду рухливих носіїв) негативні. Діалогічність чином ці ефекти позитивні (positive)
в домішковому напівпровіднику р-типу, в якому переважаючими вільними носіями заряду є позитивно заряджені вільні дірки. Донорная домішка - це такий дефект, який може стати позитивно зарядженим, втрачаючи при цьому або віддаючи системі один або більше електронів. Отримані таким чином електрони можуть стати рухомими, опинившись в зоні провідності (але можуть бути відразу захоплені іншим дефектом). Аналогічно акцепторная домішка - це дефект, який може знаходитися в станах з одним або декількома негативними зарядами, приймаючи, таким чином, на себе заряди електронів (і, можливо, звільняючи рухливі дірки). У напівпровіднику я-типу донорів більше, ніж акцепторів, і їх набагато менше, ніж акцепторів, коли проявляється р-тип провідності.
Величини no і po в домішковому напівпровіднику залежать як від температури, так і від повного спектру локалізованих домішкових станів, з яких одні можуть бути ионизована, а інші ні. Іонізація домішкових центрів, що приводить до збільшення концентрації вільних електронів, призводить також до зменшення концентрації вільних дірок (і навпаки)..