Контрольные вопросы

1. Физическая сущность химического потенциала – энергии Ферми.

2. Эффективное число состояний.

3. Собственные и примесные полупроводники.

4. Основные и неосновные носители заряда.

5. Функция распределения носителей заряда в собственных полупроводниках.

6. Функция распределения носителей заряда в примесных полупроводниках.

7. Положение уровня Ферми в собственных полупроводниках.

8. Положение уровня Ферми основных носителей заряда в примесных полупроводниках.

9. Донорные и акцепторные уровни в примесных полупроводниках, их расположение на зонной диаграмме.

Библиографический список

1. Епифанов, И. П. Физические основы микроэлектроники/ И. П. Епифанов.– М. : Высшая школа, 1983.

2. Епифанов, И. П. Твердотельная электроника/ И. П. Епифанов. – М. : Высшая школа, 1986.

3. Аваев, Н. А. Основы микроэлектроника/ Н. А. Аваев. – М.: Радио и связь, 1991.

4. Волков, В. М. Микроэлектроника/ В. М. Волков. – Киев: Техника, 1983.

Лабораторная работа №5

КОНТАКТНЫЕ ЯВЛЕНИЯ В ПОЛУПРОВОДНИКАХ. ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТИ КОНТАКТА ДВУХ ПОЛУПРОВОДНИКОВ

Физические процессы в контакте двух полупроводников.

Рассмотрим физические процессы при контакте двух полупро-водников – полупроводника p-типа и полупроводника n-типа. В по-лупроводнике p-типа кристаллическая решетка формируется отрица-тельно заряженными ионами акцепторной примеси. Электронейтраль-ность этого полупроводника определяется наличием свободных поло-жительных дырочных носителей заряда.

Рис. 1. Структура полупроводников p-типа и n-типа

В полупроводнике n-типа кристаллическая решетка формируется положительно заряженными ионами донорной примеси. Электроней-тральность этого типа полупроводника определяется наличием сво-бодных электронов.

Зонные диаграммы полупроводников p-типа и n-типа состоят из валентной зоны Ev, зоны проводимости Ec и запрещенной зоны ΔEg.

Рис. 2. Зонные диаграммы полупроводников p-типа и n-типа

Кроме того, зонная диаграмма включает примесные уровни Ea, Ed – акцепторный и дырочный, уровни Ферми для электронов и дырок в области p, для электронов и дырок в области n.

При контакте полупроводников, вследствие разности концентра-ций, электроны из n-области будут переходить в p-область, а дырки из p-области будут переходить в n-область. Такой переход будет осуще-ствляться за счет диффузии.

Диффузия дырок в n-область, а электронов в p-область будет со-провождаться рекомбинационными процессами в приконтактной об-ласти. В результате этого в приконтактной области образуется объем-ный заряд ионизированных доноров и акцепторов, который будет формировать электрическое поле .

Рис. 3. Структура контакта двух полупроводников

Это поле будет препятствовать диффузии носителей зарядов и процесс перехода носителей заряда прекратится после выравнивания уровней Ферми электронов и дырок в обоих областях полупроводни-ка. Процесс выравнивания уровней Ферми за счет перехода носителей заряда будет сопровождаться искривлением энергетических зон в приконтактной области. В этой области будут отсутствовать подвижные носители заряда и переход электронов из n-области в p-область, а дырок из p-области в n-область будет осуществляться преодолением потенциального барьера.

Рис. 4. Структура энергетических зон контакта двух полупроводников