рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры

Раздел Образование
/
ПОЛУПРОВОДНИКИ

Реферат Курсовая Конспект

Выберите учебное заведение

ПОЛУПРОВОДНИКИ

ПОЛУПРОВОДНИКИ - раздел Образование, Приведены краткие теоретические сведения по разделу Большая Группа Материалов С Электронной П И Дырочной ...

Большая группа материалов с электронной п и дырочной р проводимостью, удельное сопротивление r которых при температуре 20 °С больше, чем у проводников, но меньше, чем у диэлектриков, относится к полупроводникам. С точки зрения зонной теории твердого тела, к полупроводникам относятся те материалы, ширина запрещенной зоны (33) которых имеет величину в пределах от 0,05 до 3 эВ.

Электрофизические характеристики полупроводниковых материалов зависят не только от их природы, но и от интенсивности внешнего энергетического воздействия, природы и концентрации легирующей примеси – примеси, которую специально вводят в полупроводниковый материал для создания определенного типа и величины электропроводности. Полупроводниковый материал, используемый для изготовления приборов, должен иметь очень высокую степень чистоты.

Управляемость удельной электропроводностью полупроводниковых материалов посредством температуры, света, электрического поля, механического напряжения положена в основу принципа действия соответствующих приборов: терморезисторов, фоторезисторов, нелинейных резисторов (вариаторов), тензорезисторов и т.д.

Наличие двух или более взаимно связанных p-n-переходов образуют управляемые системы – кристаллические транзисторы и тиристоры. Полупроводниковые системы широко используют для преобразования различных видов энергии в электрическую и наоборот.

Величина и тип электропроводности полупроводников зависят от природы и концентрации примеси, в том числе специально введенной (легирующей).

Концентрация легирующей примеси обычно незначительна, например у Ge она составляет один атом на 10¹⁰–10¹² атомов полупроводника. В этой связи все полупроводники можно разбить на две группы: собственные и примесные.

Собственные полупроводникине содержат легирующие примеси; к ним относятся высокой степени чистоты простые полупроводники: кремний Si, германий Ge, селен Se, теллур Те и др. и многие полупроводниковые химические соединения: арсенид галлия GaAs, антимонид индия InSb, арсенид индия InAs и др.

Примесные полупроводникивсегда содержат донорную или акцепторную примесь. В производстве полупроводниковых приборов примесные полупроводники используют чаще, поскольку в них свободные носители заряда образуются при более низких температурах (чем в собственных полупроводниках), которые отвечают рабочему интервалу температур полупроводникового прибора.

Электропроводность собственных полупроводников.В собственных полупроводниках при достаточности тепловой энергии решетки или в результате внешнего энергетического воздействия электрон(ы) перейдет(ут) из валентной зоны (ВЗ) в зону проводимости (ЗП) и станет(ут) свободным(и). Необходимая для этого перехода энергия определяется шириной запрещенной зоны (33) – DW полупроводника. При комнатной температуре эта энергия может возникать вследствие флуктуации тепловых колебаний решетки (средней тепловой энергии решетки для такого перехода недостаточно). С уходом электрона в ЗП в валентной зоне остается свободным энергетический уровень, называемый дыркой, а сама ВЗ становится не полностью заполненной (рис. __, а). Электрон имеет отрицательный заряд, дырку принято считать положительно заряженной частицей, численно равной заряду электрона.

Рис. ____.Энергетические диаграммы полупроводников:

а – полупроводник без лигирующей примеси; б – полупроводник (p-типа) с акцепторной примесью; в – полупроводник (n-типа) с донорной примесью; DW_a – энергия активации (образования) дырок в ВЗ полупроводника за счет перехода электронов на уровни акцепторной примеси; DW_д – энергия активации электронов – энергия, необходимая для перехода электронов с уровней донорной примеси в ЗП полупроводника

Таким образом, в кристалле образуется пара свободных носителей заряда — электрон в ЗП и дырка в ВЗ, которые и создают собственную электропроводность полупроводника, тип которой электронно-дырочный.

В отсутствие внешнего электрического поля электрон и дырка совершают тепловые хаотические движения в пределах кристалла, а под действием поля осуществляют дополнительно направленное движение – дрейф, обусловливая тем самым электрический ток. Если концентрации свободных электронов и дырок равны между собой, то подвижность у них различна. В результате более низких значений эффективной массы и инерционности при движении в поле кристаллической решетки свободные электроны более подвижны, чем дырки. Поэтому собственная электропроводность полупроводников имеет слабо преобладающий электронный тип.

Электропроводность примесных полупроводников.В примесных полупроводниках атомы примеси либо поставляют электроны в ЗП полупроводника, либо принимают их с уровней ВЗ. Эти переходы электронов осуществляются при существенно меньших затратах энергии, которые требуются электронам для преодоления потенциального барьера в виде 33 полупроводника. Поэтому эти виды переходов в примесных полупроводниках являются основными, доминирующими над переходом электронов из ВЗ в ЗП.

Атомы примеси, размещаясь в запрещенной зоне полупроводника, создают в пределах этой зоны дискретные энергетические уровни либо у нижнего ее края вблизи к ВЗ, либо – у верхнего, вблизи к 3П (см. рис. ___, б, в). Вследствие своей малой концентрации атомы примеси располагаются в решетке полупроводника на очень больших расстояниях друг от друга, поэтому между собой не взаимодействуют.

Развернуть

Открыть в широком формате

– Конец работы –

Эта тема принадлежит разделу:

Приведены краткие теоретические сведения по разделу

На сайте allrefs.net читайте: Приведены краткие теоретические сведения по разделу. К... Рецензент...

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: ПОЛУПРОВОДНИКИ

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Все темы данного раздела:

Техника безопасности при выполнении лабораторных работ
1. При выполнении работ на металлических корпусах приборов при нарушении изоляции может, возникнуть опасное для жизни человека напряжение. В связи с этим запрещаетсясамостоя

ДИЭЛЕКТРИКИ
Диэлектрические материалы имеют молекулярное или ионное строение. Молекулы, в свою очередь, образованы из атомов, атомы и ионы – из электронов и положительно заряженных ядер. При эт

Краткие теоретические сведения
В отсутствие внешнего электрического поля все связанные и свободные заряженные частицы диэлектрика, а также его полярные молекулы (диполи) расположены таким образом, что общий элек

Программа работы
1. Прочитать методические указания по подготовке и проведению лабораторной работы. 2. Получить у преподавателя вариант задания исходных данных к работе. 3. При озн

Краткие теоретические сведения
Диэлектрическая проницаемость e зависит от концентрации молекул п диэлектрика и поляризуемости a каждой молекулы. В свою очередь, п и a зависят от природы диэлектрик

Краткие теоретические сведения
Активными называют диэлектрики, свойствами которых есть возможность управлять с помощью внешних энергетических воздействий и использовать эти воздействия для создания функциональных

Краткие теоретические сведения
К пьезоэлектрикам относят диэлектрики, которые обладают сильно выраженным пьезоэлектрическим эффектом. Прямым пьезоэлектрическим эффектом называют явление поляризац

Краткие теоретические сведения
Пробой - потеря электрической прочности под действием напряжённости электрического поля - может иметь место как в образцах различных диэлектриков и систем изоляции, так и в электро

ПРОВОДНИКИ
К проводникам электрического тока относятся как твердые тела, так и жидкости, а при соответствующих условиях и газы. Важнейшими практически применяемыми в электротехнике твердыми п

Краткие теоретические сведения
С позиции классической электронной теории металлы рассматриваются как система, состоящая из положительных ионов, образующих узлы кристаллической решетки, и свободных (коллективиз

Краткие теоретические сведения
Концентрация п электронов проводимости в металлических проводниках от температуры не зависит, однако от температуры зависит их подвижность а. С увеличением температур

Краткие теоретические сведения
При соприкосновении двух различных металлов между ними возникает контактная разность потенциалов. Это явление открыл итальянский физик А. Вольта в 1797 г. Согласно квантовой теории,

Краткие теоретические сведения
При температуре 0 К и в отсутствие другого энергетического воздействия все валентные электроны полупроводниканаходятся на энергетических уровнях ВЗ. В этом

Краткие теоретические сведения
Контакты полупроводника с металлом или с другим полупроводником обладают иногда выпрямляющими свойствами, т. е. значительно эффективнее пропускают ток в одном направлении, чем в о

МАГНИТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Основные типы магнитного состояния вещества. Все вещества в природе считаются магнетиками, так как они обладают определенными магнитными свойствами и соответствующим образом взаимо

Краткие теоретические сведения
Метод измерения.Основными свойствами магнитотвердых материалов являются коэффициент возврата µΔ и удельная магнитная энергия

ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Перечень и объем выполнения лабораторных работ, приведенных в Методических указаниях, соответствует рабочей программе дисциплины «Электротехническое и конструкционное материаловеден

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Колесов, С.Н. Материаловедение и технология конструкционных материалов : Учебн. для вузов / С.Н. Колесов, И.С. Колесов. – 2-е изд., перераб. и доп. – М. : Высш. шк., 2004. – 519

Коловский Алексей Владимирович
ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ Методические указания Редактор Н. Я. Бодягина Корректор