34. Виды примеси полупроводникового материала. Акцепторная примесь
АКЦЕПТОРНАЯ ПРИМЕСЬ (от лат. acceptor - принимающий) - примесь в полупроводнике, ионизация к-рой сопровождается захватом электронов из валентной зоны или с донорной примеси. Типичный пример А. п.- атомы элементов III группы (В, Al, Ga, In) в элементарных полупроводниках IV группы - Ge и Si. В сложных полупроводниках А. п. могут быть атомы электроотрицат. элементов (О, S, Se, Те, С1 и др.), избыточные по отношению к составу, отвечающему стехиометрич. ф-ле. Введение А. п. сообщает данному полупроводнику дырочную проводимость, т. е. ионизация А. п. приводит к появлению дырок в валентной зоне, что описывается как переход электрона из валентной зоны на уровень А. п., расположенный в запрещённой зоне.
А. п. характеризуется
энергией, необходимой для такого перехода
(энергией ионизации А. п.
).
А. п. с энергией ионизации порядка
тепловой энергии kT (мелкие А. п.) описываются
водородоподобной моделью. Энергия
ионизации такой А. п. в
раз меньше энергии ионизации атома
водорода ~10 эВ (
- диэлектрическая проницаемость
полупроводника,
- масса свободного электрона,
- эффективная масса дырок) порядка 10-100
мэВ.
35. Виды примеси полупроводникового материала. Донорная примесь.
ДОНОРНАЯ ПРИМЕСЬ - примесь в полупроводнике, ионизация к-рой приводит к переходу электрона в зону проводимости или на уровень акцепторной примеси. Типичный пример Д. п.- примеси элементов V группы (Р, As, Sb, Bi) в элементарных полупроводниках IV группы - Ge и Si. В сложных полупроводниках роль Д. п. могут играть атомы электроположит. элементов (Сu, Zn, Cd, Hg и др.), избыточные по отношению к составу, соответствующему стехиометрич. ф-ле полупроводника. Введение Д. п. сообщает полупроводнику электронную проводимость, поскольку ионизация Д. п. приводит к появлению электронов в зоне проводимости, что описывается как переход электрона в зону проводимости с донорного уровня, расположенного в запрещённой зоне. Д. п. характеризуется энергией, необходимой для такого перехода (энергией иони-зации Ei. Д. п. с энергией ионизации порядка тепловой энергии kT (мелкие примеси) описывается водородоподобной моделью. Учёт диэлектрич. свойств полупроводника (характеризуемых его диэлектрической проницаемостью e) и отличие эфф. массы т* электронов проводимости от массы свободных электронов m0 приводит к тому, что энергия ионизации Д. п. оказывается в e2m0/m* раз меньше энергии ионизации атома водорода (~10 эВ). При m*~0,l m0, e~10Ei ~10-3 Eат ~ 10 мэВ.
37. Зависимость удельной электропроводности полупроводников от температуры
С повышением температуры возрастает число разрывов ковалентных связей и увеличивается количество свободных электронов и дырок в кристаллах чистых полупроводников, а следовательно, возрастает удельная электропроводность и уменьшается удельное сопротивление чистых полупроводников. График зависимости удельного сопротивления чистого полупроводника от температуры приведен на рис. 3.
Рис. 3
Кроме нагревания, разрыв ковалентных связей и, как следствие, возникновение собственной проводимости полупроводников и уменьшение удельного сопротивления могут быть вызваны освещением (фотопроводимость полупроводника), а также действием сильных электрических полей.