рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры

Раздел Физика
/
Примесные полупроводники

Реферат Курсовая Конспект

Выберите учебное заведение

Примесные полупроводники

Примесные полупроводники - раздел Физика, КВАНТОВАЯ ФИЗИКА В Ряде Случаев В Проводники Вводят Примеси Для Придания Им Не...

В ряде случаев в проводники вводят примеси для придания им необходимых электрических свойств. Примесные атомы создают свои собственные энергетические уровни, получившие название примесных уровней. Эти уровни располагаются в запрещенной зоне полупроводника на различных расстояниях от вершины валентной зоны и дна зоны проводимости. Рассмотрим основные типы примесных уровней.

Донорные уровни. Предположим, что в кристалле германия часть атомов германия заменена атомами пятивалентного мышьяка. Германий имеет решетку типа алмаза, в которой каждый атом связан ковалентными (попарно-электронными) связями с четырьмя равностоящими от него соседними атомами.

Для установления связи с этими соседними атомами германия атом мышьяка расходует четыре валентных электрона. Пятый электрон в образовании связи не участвует. Он продолжает двигаться в электрическом поле атома мышьяка, ослабленного в германии в ε = 16 раз (ε — диэлектрическая проницаемость германия), вследствие чего его энергия связи с атомом уменьшается в ε² = 256 раз, становясь равной E_д = 0,01 эВ. При сообщении электрону такой энергии он отрывается от атома и приобретает способность свободно перемещаться в решетке германия, превращаясь, таким образом, в электрон проводимости (носитель электрического тока при включении электрического поля).

На языке зонной теории процесс можно представить следующим образом. Между заполненной валентной зоной и свободной зоной проводимости располагаются энергетические уровни пятого электрона атомов мышьяка (рис. 90.1). Эти уровни размещаются непосредственно у дна зоны проводимости, отстоя от нее на расстоянии E_д = 0,01 эВ. При сообщении электронам таких примесных уровней энергии E_д они переходят в зону проводимости (рис. 90.1). Образующиеся при этом дырки локализуются на неподвижных атомах мышьяка и в электропроводности не участвуют.

Рис. 90.1

Примеси, являющиеся источниками электронов проводимости, называют донорами, а энергетические уровни таких примесей — донорными уровнями. Полупроводники, содержащие донорную примесь, называют электронными проводниками, или полупроводниками n-типа.

Акцепторные уровни. Предположим теперь, что в решетке германия часть атомов германия замещена атомами трехвалентного индия. Для образования ковалентных связей с четырьмя соседними атомами германия у атома индия не хватает одного электрона. Для установления такой связи атом индия отбирает у атома германия один электрон из ковалентной связи соседних атомов германия. Расчет показывает, что для этого требуется энергия E_а = 0,01 эВ.

На языке зонной теории разорванная связь между соседними атомами германия представляет собой дырку, так как она отвечает образованию в валентной зоне германия вакантного состояния. Таким образом, непосредственно у вершины валентной зоны на расстоянии E_а = 0,01 эВ располагаются незаполненные примесные уровни атомов индия (рис. 90.2). При сообщении электронам валентной зоны энергии E_а = 0,01 эВ они переходят на примесные уровни (рис. 90.2). Связываясь с атомами индия, они теряют способность перемещаться в решетке германия и в электропроводимости не участвуют. Носителями электрического тока при включении электрического поля являются лишь дырки, возникающие в валентной зоне.

Акцепторный уровень

Валентная зона

Запрещенная зона

Зона проводимости

Рис. 90.2

Примеси, захватывающие электроны из валентной зоны полупроводника, называют акцепторными, а энергетические уровни этих примесей — акцепторными уровнями. Полупроводники, содержащие такие примеси, называют дырочными полупроводниками, или полупроводниками p-типа.

Развернуть

Открыть в широком формате

– Конец работы –

Эта тема принадлежит разделу:

КВАНТОВАЯ ФИЗИКА

ГЛАВА КВАНТОВАЯ ОПТИКА Тепловое излучение Тепловым излучением называют излучение... Фотон...

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

Тепловое излучение
Тепловым излучением называют излучение электромагнитных волн за счет внутренней энергии. Если расход энергии на тепловое излучение не восполняется за счет подвода к телу теплоты, то

Закон Кирхгофа
Спектральная плотность энергетической светимости rν и коэффициент поглощения aν непрозрачного тела взаимосвязаны. Рассмотрим т

Законы теплового излучения черного тела
Опыт показал, что зависимость от ν при некоторой температуре T черного

Формула Планка
Теоретические исследования зависимости от ν и T методами классической э

Фотоэффект
Поместим цинковую пластину на электроскоп (прибор для обнаружения и измерения электрических зарядов) и зарядим ее. Затем осветим пластину ультрафиолетовым светом. Тогда, если пласти

Формула Эйнштейна для фотоэффекта
Экспериментально полученные законы фотоэффекта не могли быть объяснены с точки зрения электромагнитной теории света. Зато они легко интерпретировались с квантовой точки зрения. Расс

Эффект Комптона
В 1923 г. американский физик Комптон исследовал рассеяние рентгеновских лучей (длина волны которых λ не превышает 100 нм) «легкими» веществами (графит, парафин и т. д.). Анализ

Волны де Бройля
Рассмотрение многочисленных оптических явлений обнаруживает двоякую природу света. Такие явления, как интерференция и дифракция, свидетельствуют о том, что свет — это непрерывные эл

Волновая функция
Какова природа волн де Бройля? Это не электромагнитные волны. Электромагнитные волны представляют собой распространяющееся в пространстве переменное электромагнитное поле. Распростр

Соотношение неопределенностей Гейзенберга
Естественно связать с движением микрочастицы, например, вдоль оси x, не непр

Уравнение Шредингера
Волновая функция является решени

Микрочастица в потенциальном ящике
Рассмотрим движение микрочастицы в потенциальном поле U(x) при условиях

Атом водорода
Атом водорода состоит из протона и электрона. Рассмотрим движение электрона в электростатическом поле протона (протон в атоме водорода считаем неподвижным). Потенциальная энергия эл

Излучение и поглощение света атомом водорода
Расчеты показывают, что вероятность P нахождения электрона с энергией En внутри атома водорода не зависит от времени и не изменяется с течением времени. Сле

Пространственное квантование
В §84 мы установили, что модуль орбитального момента импульса электрона в атоме явл

Принцип Паули
Мы установили, что состояние каждого электрона в атоме характеризуется четырьмя квантовыми числами: главным n (n = 1, 2, 3, …), орбитальным l

Металлы, полупроводники и диэлектрики
Если изолированные атомы сблизить до расстояния L = 0,1 нм (расстояние между атомами в кристалле), то происходит сильное взаимодействие между атомами, что приводит к перекрыт

Электронно-дырочная проводимость полупроводников
Рассмотрим теперь более подробно поведение электронов в валентной зоне, в которой возникли свободные уровни вследствие перехода части электронов в зону проводимости (рис. 89.1).

P-n-переход
Полупроводники с примесной проводимостью нашли широкое применение в современной электронике. В качестве примера рассмотрим, как действует полупроводниковый диод или выпрями

Строение атомного ядра
Ядром называют центральную часть атома, в которой сосредоточены практически вся масса атома и его положительный электрический заряд. Ядра атомов состоят из элементарных час

Энергия связи ядра
Мы знаем, что в обычных условиях взаимодействие между заряженными элементарными частицами намного превышает их гравитационное притяжение. Поэтому одноименно заряженные протоны в ядр

Радиоактивность
Радиоактивностью называют превращение неустойчивых изотопов одного химического элемента в изотопы другого элемента, сопровождающееся испусканием некоторых частиц.

ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЕ ВОПРОСЫ 4
1. Закон Кирхгофа. 2. Законы теплового излучения черного тела. 3. Формула планка. 4. Формула Эйнштейна для фотоэффекта.

Физические постоянные
Скорость света в вакууме ...........................................................................

Работа выхода электронов из металлов
Цинк..........................................4,2 эВ Калий.........................................2,2 эВ Платина......................................5,3 эВ

Десятичные и кратные приставки
пико п нано

Греческий алфавит
Α α — альфа Β β — бета Γ γ — гамма Δ δ — дельта Ε ε — эпси