Impuritatea conductivitate 1

Acasă | Despre noi | feedback-ul

Dacă există urme de alte substanțe în semiconductoare, suplimentar-TION la propria lor electric-Ness apare mai impuritate electro-conductivitate, care, în funcție de tipul de impurități poate fi electroni sau gaura. De exemplu, germaniu fiind tetravalent, posedă sub impuritatea electronic electric de suprafață în cazul stibiul cinci-valent (Sb), și arsenic (As) sau fosfor (P) adăugat la acesta. atomii lor acționează reciproc cu doar atomii germaniului sale patru electroni, și ei dau electroni cincilea fir pod din zona. Rezultatul este adăugat numărul neko-Thoroe a electronilor de conducție. Impuritatile. atomi care dau electroni manual, numite donatori ( „donor“ Ozna-chaet „dând sacrifica“). atomi donori de electroni pierd ei înșiși zhayutsya zori pozitiv. Fig. 1.8 în părea folosind structura semiconductor de circuit planar atom la ~ impurități Norn (pentavalent antimoniu) fiind înconjurate atomi germaniului dă un electron la banda de conducție.

Semiconductors cu preponderență conductivitate electrică se spune să influențeze electroni, semiconductori si semiconductori de tip n. Diagrama de bandă a while lipit-semiconductor în Fig. 1.9. Nivelurile energetice ale atomilor donori sunt aranjate nu numai sub, multe din banda de conducție a bazelor semiconductor-picior. De aceea, la fiecare al doilea donor de electroni atom transformă cu ușurință în banda de conducție, și astfel, în această regiune există complement țional numărul de electroni egal cu numărul de atomi donori. La ei înșiși atomii donori în care găurile nu sunt formate.

Dacă tetravalent germaniu-TION conține bor impurități trivalent (B) sau indiu (In), sau aluminiură (A1), ei electroni răpi de la atomii de atomi din germaniu și sunt formate în ultima gaură. Substanțele se arată electroni și impurități gaura de conductivitate care creează, pe acceptor de legare ( „acceptor“ Ozna-chaet „receptor“). atomi acceptori de electroni capturarea ei înșiși încărcați negativ. Fig. 1.10 prezintă schematic, ca un atom cu atomi între germaniului acceptor situat impuritate, captează un electron dintr-un atom adiacent germaniu al doilea, în care este creat această gaură.

Fig. 1.10. Apariția impuritatea de tip p conductibilitatea

Semiconductors cu preponderență semiconductori conductivitate găuri numite găuri sau de tip p semiconductori (Fig. 1.11). Nivelurile de energie ale atomilor acceptori sunt situate chiar deasupra benzii de valență. La aceste niveluri electronii se deplasează cu ușurință de pe banda de valență, care apar atunci când această gaură.

Dispozitivele semiconductoare sunt semiconductori care conțin în principal folosite donor sau acceptor de impurități și numite impurități. La temperaturi normale de funcționare, în astfel de semiconductori toți atomii de impuritate sunt implicate în crearea conductivității impurității, adică. E. Fiecare atom de impuritate fie trimite sau captura un electron.

Conductivitatii impurităților predominau peste ei concentrație proprii Nd impurităților atomi donor sau o impuritate concentrație acceptor Na trebuie să depășească propriile lor purtători. Aproape în fabricarea de semiconductori dopați sau valoarea Nd Na este întotdeauna de multe ori mai mult decât ni sau pi. De exemplu, pentru germaniu, care la temperatura camerei, m = pt = 13 octombrie cm

3. concentrația de NA și Na poate fi egal 15 octombrie -10 18 cm

3 fiecare, adică, 10 2 -10 de 5 ori mai mare decât concentrația purtătoare intrinsecă. În viitor, toate exemplele numerice, vom conduce sub-germaniu, la temperatura camerei.

Purtătorilor de sarcină, a căror concentrație în semiconductoare predomină numit de bază. Ele sunt electroni într-un semiconductor de tip n și găuri în tip p semiconductor. Numit purtătorilor de sarcină minoritari, a cărui concentrație este mai mică decât concentrația de purtători majoritari. Dacă este posibil să se neglijeze concentrația intrinsecă purtătoare „t. E. Electronii și timp. De exemplu, n-tip germaniu poate fi. Este clar că, în raport cu această valoare concentrația purtătoare intrinsecă = pi cm 3 13 brumărel nu trebuie să ia în considerare, deoarece este de 1000 de ori mai puțin.

Concentrația purtătorilor minoritari într-un semiconductor dopat este redus cât de multe ori ca purtător majoritar concentrația crește. Astfel, dacă un germaniu i tip ni = pi = 13 octombrie cm3 și apoi adăugarea de concentrația de electroni donor de impurități a crescut în 1000 și a devenit = susține 16 octombrie cm- 3. concentrația purtătorilor minoritari (găuri) este redusă de 1000 de ori și devine pN = 10 octombrie cm- 3. m. e. la un milion de ori mai mică decât concentrația de bază uzură teley. Acest lucru se datorează faptului că la o mărire de 1000 de ori concentrația electronilor de conducție derivate din atomii donori, nivelurile de energie mai mic-cal ale benzii de conducție sunt ocupate de electroni și trecerea de la banda de valență este posibilă numai la niveluri mai mari ale benzii de conducție. Dar pentru o astfel de tranziție, electronii trebuie să aibă o mare Ener Gia decat porecla de semi-proprii, și, prin urmare, un număr considerabil mai mic de electroni poate osuschest-vit. Prin urmare, numărul de găuri de conducție în banda de valență este semnificativ redusă. Se pare că întotdeauna o impuritate de relație semiconductor de tip n deține:

In exemplul nostru avem: 16 -10 10 10 = (10 13) 2 = 10 26.

Said semiconductor de tip n și se referă de asemenea la un semiconductor de tip p. În ea, și putem presupune că. De exemplu, pentru un germaniu de tip p poate fi pp = 10 16 și pr = 10 10 cm

3. Pentru tip p semiconductor este, de asemenea, întotdeauna adevărat funingine uzură:

Exemplele de mai sus arată în mod clar că o cantitate neglijabilă de impurități modifică semnificativ caracterul conductivitatea electrică și conductivitatea semiconductorului. Într-adevăr, concentrația de impurități de 10 16 cm -3 când numărul de atomi germaniului 4,4 x 10 22 în 1 cm 3 înseamnă că acumulați doar un singur atom de impuritate în mai mult de patru milioane de atomi germaniului, m. E. Soluția de amestec este mai mic de 10- 4 %. Dar, ca urmare, concentrația purtătorilor majoritari este crescut de 1000 de ori și astfel crește conductivitate.

Prepararea semiconductori cu o astfel de mici impurități și strict dozate conține dorit-zhaniem este un proces foarte dificil. În acest caz, din materiale semiconductoare sursă la care se adaugă o impuritate, trebuie să fie foarte curate. Pentru impurități germaniului permise într-o cantitate care nu depășește 10% 8, adică, nu mai mult de un atom de până la 10 miliarde de atomi Ger mania. O să fie mai puțin decât în ​​cazul impurităților de siliciu: acestea nu trebuie să depășească 10% 11.

Semiconductorul conductivitate impurități determinate în același mod ca și pentru semiconductori intrinseci. Dacă vom neglija conductivitatea datorită purtătorilor minoritari, semiconductorilor „de tip și de tip p, respectiv, poate fi scrie

Luați în considerare trecerea curentului prin semiconductori cu diferite tipuri de conductivitate, și va fi neglijată pentru simplificarea transportatorilor actuali minoritari. Fig. 1.12, ca și mai înainte, găurile sunt arătate electroni de lumină și - cercurile negre. Semnele „plus“ sau „minus“ semnifică, respectiv, atomii cu zăbrele încărcate. Sub influența sursei CEM în firele de legătură de tip n semiconductor cu o sursă, iar electronii de conducție călătoresc în semiconductor.

Fig. 1.12. Curentul în semiconductori cu e (a) și gaura (b (b) conductivitatea electrică

Conductorii de tip p semiconductor este încă în mișcare electroni în semiconductoare și curent ar trebui să fie considerate ca găuri în mișcare. Electronii intră semiconductor negativ pol vin aici și să umple gaura. K electroni-câmp sous pozitive provin din părți semiconductoare învecinate, iar aceste piese sunt formate găuri, care transforma-schayutsya de la marginea din dreapta spre stânga.

Curentul electric a făcut direcția condiționată de la plus la minus. În studiul de dispozitive electronice este de obicei mai convenabil să ia în considerare adevărata direcție a mișcării de electroni - de la minus la plus. Vom arăta, ca mai sus, aceasta este direcția săgeții cu un punct de grăsime la început, și direcția curentă a prezis - săgeata fără un punct.