Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Полупроводниковые приборы / Часть 1(Некрашевич).doc
Скачиваний:
60
Добавлен:
02.05.2014
Размер:
654.85 Кб
Скачать

1.4 Примесный полупроводник p – типа

Полупроводники, у которых концентрация свободных уровней в ВЗ - дырок превышает концентрацию свободных электронов в ЗП, называются полупроводниками с дырочной электропроводностью или полупроводниками р-типа (positively). Полупроводники р-типа создаются путем внесения в пп акцепторной (accept- принимать), 3-х валентной примеси (B, Ga, Al).

Акцептор для образования валентных связей с четырьмя соседними атомами кремния захватывает недостающий электрон из валентной зоны путем разрыва валентной связи между атомами кремния. Для этого нужна малая энергия ионизации εi < 0,1 эВ. Акцептор ионизируется – превращается в отрицательный ион, а на месте захваченного электрона образуется дырка. Локальные уровни акцепторов располагаются на зонной диаграмме в ЗЗ у потолка ВЗ.

(1.19)

Подставим в (1.17) значение n из (1.12)

F=Е+Tln(ni/p)= ЕTln(p/ni)  Е Tln(NА*/ni), (1.20)

Для n-типа pn, уровень Ферми Fp смещен к валентной зоне.

1.5 Температурный диапазон работы примесных полупроводников.

Полупроводник подвержен нагреву как извне (температура окружающей среды), так и “изнутри” за счет превращения электрической энергии в тепловую – в рабочем состоянии пп прибор “горячее” окружающей среды.

График показывает зависимости концентраций от температуры примесного полупроводника n-типа с концентрацией примеси NД=1016см3 для кремния и германия. При Т=0К в пп отсутствуют свободные электроны. При повышении температуры примерно до Т=60К тепловая энергия КТ превышает энергию ионизации примеси и практически все доноры ионизированы. Т=60К – нижняя граница примесного полупроводника.

Дальнейшее повышение температуры не изменяет концентрацию основных зарядов, а вызывает увеличение концентрации неосновных носителей заряда ni=pi, при Т=300К их концентрации составляют ni=1013см-3 для германия и ni=1010см-3 для кремния. Верхняя граница для германия примерно Т=360К и для кремния 420К. При этих критических температурах примесный полупроводник вырождается в собственный. В этом смысле кремний имеет существенное преимущество перед германием. Для увеличения верхней границы рабочих температур необходимо увеличивать концентрацию примеси и использовать материалы с большей шириной ЗЗ.

1.6 Уравнение нейтральности полупроводников.

Наличие в пп зарядов разных знаков приводит к тому, что суммарный заряд некоторого объема пп равен нулю: Q=0. В общем виде уравнение нейтральности для плотности заряда записывается:

(1.21)

где q – элементарный заряд,

+qp - суммарный заряд дырок ( ),

qnn - суммарный заряд электронов ( ),

+qNД - суммарный заряд ионов доноров () ,

qNД - суммарный заряд ионов акцепторов () .

1. Собственный

полупроводник

2. Полупроводник

n – типа

3. Полупроводник

p – типа

Fi=Е

C

V

pi

ni

-

+

-

+

-

+

-

+

-

+

Fn

V

C

n

NД*

Е

Fp

V

C

NА*

р

Е

q(pini)=0

q(NД*n)=0

q(pNА*)=0

Соседние файлы в папке Полупроводниковые приборы