Помощничек
Главная | Обратная связь


Археология
Архитектура
Астрономия
Аудит
Биология
Ботаника
Бухгалтерский учёт
Войное дело
Генетика
География
Геология
Дизайн
Искусство
История
Кино
Кулинария
Культура
Литература
Математика
Медицина
Металлургия
Мифология
Музыка
Психология
Религия
Спорт
Строительство
Техника
Транспорт
Туризм
Усадьба
Физика
Фотография
Химия
Экология
Электричество
Электроника
Энергетика

Собственная и примесная проводимость полупроводников



 

Рассмотрим типичный полупроводник - кристалл кремния.

Атом кремния (Z = 14) имеет в своем составе 14 электронов, но только 4 из них участвуют в химических реакциях и обуславливают четыре валентности кремния и поэтому получили название валентных электронов.

В решетке кремния расположение атомов таково, что каждый атом окружен четырьмя ближайшими соседями. Связь двух соседних атомов обусловлена парой электронов, образующих парно-электронную или валентную связь. Эта картина соответствует чистому кремнию при очень низкой температуре, т.к. в этом случае электроны не участвуют в электропроводности, а образуют связи между атомами.

Рис.22 . Электроны проводимости и дырки в кристалле кремния

При повышении температуры кристалла тепловые колебания решетки приводят к разрыву валентных связей. В результате часть электронов отщепляется и они становятся электронами проводимости. В то же время всякий разрыв связи приводит к появлению вакантного места с отсутствующей связью. Такие места с отсутствующими электронами получили название дырок.

В результате при наличии электрического поля в образовании электрического тока будут принимать участие не только электроны, но и дырки. Поэтому в полупроводниках существуют два различных процесса электропроводности: электронный и дырочный.

В идеальных кристаллах возбуждение одного из связанных электронов и превращение его в электрон проводимости неизбежно вызывает появление дырки, т.е. концентрации обоих типов носителей равны между собой. Рассмотренный процесс проводимости получил название собственной проводимости.

Связь электронов может быть разорвана не только тепловым движением, но и различными внешними воздействиями: светом, сильным электрическим полем, потоком быстрых частиц. Поэтому для полупроводников характерна высокая чувствительность электропроводности к внешним воздействиям, а также к содержанию примесей и дефектов в кристаллах.

В реальных кристаллах равенство концентраций электронов и дырок может нарушаться за счет примесей и дефектов кристаллической решетки. Введение; примеси называется легированием полупроводника. В зависимости от характера примеси полупроводники могут быть двух типов.

Если в качестве примеси для кристалла кремния взять атом мышьяка, который имеет 5 валентных электронов, то пятый электрон атома оказывается слабо связанным и может быть легко отщеплен, а атом мышьяка становится положительно заряженным ионом. Но в этом случае образование дырки не происходит и при наличии электрического поля ток будет обусловлен только движением электронов.

Рис.23 Полупроводник n-типа. Кристалл кремния с примесью атомов мышьяка. Лишний электрон свободно перемешается

 

Если в качестве примеси взять атом бора, который имеет 3 валентных электрона, то недостающий электрон захватывается из соседних мест кристалла и атом бора превращается в отрицательный ион. В этом случае при наличии электрического поля ток будет обусловлен только движением дырок.

Рис.24 Полупроводник р-типа. Кристалл кремния с примесью атомов бора. Дырка перемешается

Такая электропроводность полупроводников называется примесной. Примеси, вызывающие появление электронов проводимости называются донорными и создают электронную проводимость (n-типа), а появление дырок - акцепторными и создают дырочную проводимость (р -типа).

 




Поиск по сайту:

©2015-2020 studopedya.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.