6 Энергия их ионизации положи уровня Ферми

Энергия Ферми  Энергия Ферми - максимальная энергия электронов при температуре в 0 К. Энергия Ферми растет с увеличением количества электронов в квантовой системе и, соответственно, уменьшается с уменьшением количества электронов (фермионов). Это обусловливается возникающим интенсивным обменным и электростатическим взаимодействием в области перекрытия зарядовых плотностей волновых функций электронов при росте количества электронов.  Энергия и импульс Ферми есть граничными энергией и импульсом перехода электрона в свободное состояние. Поверхность в пространстве импульсов при 0 К, под которой все квантовые состояния заняты (то есть, нахождение электронов на заполненных орбиталях), есть поверхностью Ферми.  При увеличении температуры возникает корреляция атомов и выделяются фононы, которые поглощаются электронами. В результате импульс электронов превышает граничный импульс Ферми, и они переходят в разрешенную зону (формально, есть квазисвободными частицами).  Уровень Ферми в полупроводниках различных типов проводимости  Следует заметить, что в любом полупроводнике при стремлении температуры к абсолютному нулю уровень Ферми находится посередине запрещенной зоны. Но при повышении температуры в примесных полупроводниках он смещается либо вверх, либо вниз. Причина этого - в переходе электронов с валентной зоны в зону проводимости или наоборот, что обусловливает изменение энергии зоны проводимости и последующее смещение уровня Ферми (что Вас, собственно, и интересует).  В случае с беспримесными полупроводниками, уровень Ферми при любой температуре проходит по середине запрещенной зоны.  В случае с n-полупроводниками, количество электронов в зоне проводимости больше, чем у беспримесных полупроводников, поэтому средняя энергия электронов в зоне проводимости, в силу того же роста суммарной энергии системы при увеличении количества фермионов, повышается. Из-за этого, чтобы покинуть валентную зону и перейти в зону проводимости, электрону в n-полупроводнике требуется больше энергии, чем электрону из беспримесного полупроводника. Потому уровень Ферми находится выше средины запрещенной зоны. Формально, уровень Ферми в n-полупроводниках лежит посередине между дном зоны проводимости и донорным уровнем.  В случае с p--полупроводниками, наблюдается обратная ситуация: чем большая концентрация акцепторов (например, атомов In), тем меньшая средняя плотность энергии электронов в зоне проводимости полупроводника, тем меньше средняя энергия на один электрон, и тем меньшая энергия требуется электрону, чтобы перейти в зону проводимости. Потому уровень Ферми находится ниже средины запрещенной зоны.

7Основные неосновные носители зарядов

ОСНОВНЫЕ И НЕОСНОВНЫЕ НОСИТЕЛИ

       

заряда в полупроводниках, электроны проводимости в полупроводниках n-типа и дырки в полупроводниках р-типа. В невырожденном собственном ПП равновесные концентрации эл-нов n и дырок р равны: n=р=ni??(NcNv)exp(-?g/2kT), где Nc и Nv — эфф. плотности состояний в зоне проводимости и в валентной зоне, ?g — ширина запрещённой зоны. Величина ni зависит только от темп-ры Т и давления. В примесных ПП n и p связаны соотношением: np=n2i. Т. о., при увеличении равновесной концентрации основных носителей (напр., при легировании ПП соответствующей примесью) концентрация неосновных носителей убывает и наоборот. В неравновесных условиях (напр., при освещении ПП) может увеличиваться концентрация как основных, так и неосновных носителей. Основные носители определяют тип проводимости ПП (электронный или дырочный). В равновесных условиях концентрация неосновных носителей обычно мала (<-ni). Внеш. воздействиями (освещением, облучением быстрыми ч-цами, инжекцией носителей заряда и т. п.) её можно увеличить во много раз. На этом основана работа большинства полупроводниковых приборов. Концентрацию основных носителей определяют, измеряя электропроводность и коэфф. Холла (см.ХОЛЛА ЭФФЕКТ), а также магнитооптич. методами. Концентрацию неосновных носителей определяют, измеряя ток через электронно-дырочный переход и др.

Характеристика кремния и германия

---------------------------------------------------

8 примичания ПП

Прежде всего, следует сказать, что физические свойства полупроводников наиболее изучены по сравнению с металлами и диэлектриками. В немалой степени этому способствует огромное количество эффектов, которые не могут быть наблюдаемы ни в тех ни в других веществах, прежде всего связанные с устройством зонной структуры полупроводников, и наличием достаточно узкой запрещённой зоны. Конечно же, основным стимулом для изучения полупроводников является производство полупроводниковых приборов и интегральных микросхем — это в первую очередь относится к кремнию, но затрагивает и другие соединения (Ge, GaAs, InP, InSb).

Кремний — непрямозонный полупроводник, оптические свойства которого широко используются для создания фотодиодов и солнечных батарей, однако его очень трудно заставить работать в качестве источника света, и здесь вне конкуренции прямозонные полупроводники — соединения типа A^IIIB^V, среди которых можно выделить GaAs, GaN, которые используются для создания светодиодов и полупроводниковых лазеров.

Собственный полупроводник при температуре абсолютного нуля не имеет свободных носителей в зоне проводимости в отличие от проводников и ведёт себя как диэлектрик. Прилегировании ситуация может поменяться (см. вырожденные полупроводники).

В связи с тем, что технологи могут получать очень чистые вещества, встаёт вопрос о новом эталоне для числа Авогадро.

Способ получения Диода,силовые многоточия

Для получения диодов или транзисторов с улучшенными характеристиками часто употребляют пластинки с эпитаксиальным слоем, способы нанесения которых описаны в гл. Это резко снижает сопротивление перехода диода в прямом направлении или сопротивление тела коллектора транзистора. Что касается пробивного напряжения и емкости перехода, то они определяются сопротивлением эпитаксиальной пленки, которое достаточно высокое. [3]Для получения диодов с квадратичной зависимостью тока от напряжения ( например, для целей квадратичного детектирования) желательно, чтобы электрофизические параметры материала р - и п - областей различались несущественно. [4]Для получения диодов, транзисторов и других приборов электронной техники к чистым полупроводникам добавляют определенные примеси. В зависимости от вида примеси можно получить две разновидности полупроводников ( п - и р - типа), которые проводят электрический ток лучше чистых полупроводников. Электронная проводимость любого полупроводника n - типа основана на свободных электронах, т.е. она подобна проводимости металлов. Электронная проводимость любого полупроводника р-типа обусловлена наличием, так называемых дырок, которые можно рассматривать как фиктивные положительные частицы, поскольку они представляют собой места в кристаллической решетке, где отсутствуют валентные электроны. [5]