Концентрация носителей зарядав примесном полупроводнике n-типа

В примесном полупроводнике n-типа, электронном полупроводнике

n0 >> ni >> p0 ,

в полупроводнике р-типа, дырочном полупроводнике

р0 >> ni >> n0 ,

но в любом случае остается справедливым соотношение:

.

В характере зависимости концентрации носителей заряда от температуры можно выделить три области:

- область низких температур (область примесной проводимости);

- область истощения примеси;

- область высоких температур (область собственной проводимости).

Рассмотрим этим три области.

Область низких температур.

В области низких температур энергия тепловых колебаний кристаллической решетки » кТ << Eg. Поэтому вероятность перехода электрона из валентной зоны в зону проводимости чрезвычайно мала. В то же время этой энергии достаточно для перехода электронов с уровня донора в зону проводимости в силу того, что Д невелика и тоже много меньше Еg. Поэтому в зоне проводимости появляются электроны только за счет ионизации донорной примеси. Концентрацией дырок в валентной зоне в силу их чрезвычайной малости можно пренебречь.

Проводя вычисления, подобно случаю собственного полупроводника, можно получить, что концентрация электронов в зоне проводимости определяется соотношением:

n0 = . (4.15)

Видно, что n0 зависит от энергии ионизации примеси Д (энергии активации примеси), от температуры и, естественно, от концентрации примеси NД.

Область истощения примеси.

При некоторой температуре Тs все электроны с уровня донора перейдут в зону проводимости, то есть донорная примесь будет полностью ионизирована и концентрация электронов в зоне проводимости станет равной концентрации донорной примеси: n0 = NД. Концентрацией собственных носителей заряда, возникающих за счет перехода электронов из валентной зоны в зону проводимости, по прежнему пренебрегаем, в силу их малости. Возникает явление истощения примеси.

Температура TSпри которой наступает истощение примеси составляет величину порядка 50К или -223оС. Выше TS концентрация электронов в зоне проводимости сохраняется практически неизменной и равной NД.

Область высоких температур.

Высокими считаются температуры, при которых происходит столь сильное возбуждение собственных носителей заряда, что их концентрация становится больше примесных:

ni > nпр = NД.

Поэтому концентрацию электронов в зоне проводимости можно считать равной концентрации дырок в валентной зоне.

Температура Тi, при которой начинает выполняться выше приведенное условие, составляет величину порядка Тi » 660 К или 3900С..

Аналогичные соотношения можно получить для полупроводника р-типа, например, для концентрации дырок в валентной зоне для рассмотренных областей температур:

Видно (рис.4.6), что график образован тремя прямыми. В области низких температур угол наклона прямой определяется энергией активации примеси. В области температур истощения примеси концентрация электронов не зависит от температуры и график отображается горизонтальной прямой. В области высоких температур концентрация электронов сильно возрастает с повышением температуры и график отображается прямой, угол наклона которой определяется шириной запрещенной зоны.

 

 






Дата добавления: 2016-06-09; просмотров: 3145; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ


Поиск по сайту:

Воспользовавшись поиском можно найти нужную информацию на сайте.

Поделитесь с друзьями:

Считаете данную информацию полезной, тогда расскажите друзьям в соц. сетях.
Poznayka.org - Познайка.Орг - 2016-2022 год. Материал предоставляется для ознакомительных и учебных целей.
Генерация страницы за: 0.021 сек.