Чудо  - Рациональность - Наука - Духовность

Клуб Исследователь - главная страница

ЖИЗНЕННЫЙ ПУТЬ - это путь исследователя, постигающего тайны мироздания

Чем больше знаешь, тем больше убеждаешься что ни чего не знаешь...

Главная

Библиотека

О клубе
ГАИ "Алтай-Космопоиск"
Путеводитель по Алтаю
Маршруты (походы)
   Туризм

X-files

Наука и технологии

Техника и приборы

Косморитмодинамика

Новости

Фотоальбомы

Видеоальбомы

Карты (треки)

Прогноз погоды

Контакты

Форум

Ссылки, баннеры

 

Наш сайт доступен

на

52 языках

 

 
Если вам понравился сайт, то поделитесь со своими друзьями этой информацией в социальных сетях, просто нажав на кнопку вашей сети.
 
 
 
 
 
  Locations of visitors to this page
LightRay Рейтинг Сайтов YandeG Яндекс цитирования Яндекс.Метрика

 

Besucherzahler

dating websites

счетчик посещений

russian brides

contador de visitas

счетчик посещений

 

 

Здесь

может быть ваша реклама.

 

Наука и технологии

Виртуальный фонд естественнонаучных и научно-технических эффектов "Эффективная физика"
А  Б  В  Г  Д  Е  Ж  З  И  Й  К  Л  М  Н  О  П  Р  С  Т  У  Ф  Х  Ц  Ч  Ш  Щ  Ы  Э  Ю  Я   По связи разделов
Собственная проводимость полупроводников
Проводимость полупроводников, обусловленная основными носителями

Описание

При T=K  все собственные электроны полупроводника находятся в валентной зоне, целиком заполняя её (рис. 1).

 

Энергетическое распределение электронов в валентной зоне при нулевой температуре

 

 

Рис. 1

 

С повышением температуры тепловое движение "выбрасывает" в зону проводимости электроны из валентной зоны, при этом в валентной зоне остаются "пустые" состояния, которые называются дырками (рис. 2).

 

 Энергетическое распределение электронов в валентной зоне и зоне проводимости при ненулевой температуре

 

 

Рис. 2

 

Собственной проводимостью полупроводников называется проводимость, обусловленная движением под действием электрического поля одинакового числа свободных электронов и дырок, образовавшихся вследствие перехода электронов полупроводника из валентной зоны в зону проводимости. В идеальном полупроводнике при собственной проводимости концентрации электронов (ni) и дырок (pi) равны и много меньше числа уровней в валентной зоне и зоне проводимости. Поэтому свободные электроны занимают уровни вблизи дна зоны проводимости Ec, а свободные дырки - вблизи потолка валентной зоны Ev (рис. 1). При этом:

 

ni = pi = A exp(-DE/2kT),  (1)

 

где A=4,82Ч1015T 3/2(mn*mp*/m2)3/4;

mn*mp* - эффективные массы электрона и дырки;

- масса электрона;

k - постоянная Больцмана;

DE - ширина запрещенной зоны полупроводника;

T - абсолютная температура (дыркам приписывается эффективная масса mp, равная по абсолютной величине эффективной массе того электрона, который занял бы это валентное состояние, но с противоположным знаком; эффективная масса электрона в валентной зоне вблизи Ev отрицательна).

 

В общем случае эффективная масса зависит от направления движения носителя, что отражает анизотропию кристалла.

Для образования пары электрон-дырка, т.е. для возникновения собственной проводимости необходимо, чтобы температура полупроводника  была отлична от нуля.

Для Ge, например (DE=0,785 эВ), при Т=300 К ni=pi@2,5Ч1019 м-3.

Величина собственной проводимости:

 

,  (2)

 

где mnmp - подвижности электронов и дырок, связанные с временем их свободного пробега (tntp):

 

mn = et/mn*, ... mp = et/mp*.

 

При Т=300 К 

s = 2,1 Ом-1м-1 для Ge  (mn = 0,37 м2Чс; mp = 0,18 м2Чс);

s = 2Ч10-4 1Ом-1м-1 для Si  (mn = 0,17 м2Чс; mp = 0,025 м2Чс).

 

Собственная проводимость наблюдается только в очень чистых (без примесей) и совершенных (без дефектов) полупроводниках, в основном при достаточно высоких температурах.

Временные характеристики

Время инициации (log to от -3 до 2);

Время существования (log tc от -3 до 15);

Время деградации (log td от -3 до 2);

Время оптимального проявления (log tk от -1 до 1).

Диаграмма:

Технические реализации эффекта

Термистор

Техническая реализация - термистор (терморезистор). В среде с температурой T находится образец собственного полупроводника, например, Ge. Измеряя зависимость проводимости образца от температуры, убеждаемся, что при охлаждении проводимось уменьшается. Если построить эту зависимость в логарифмических координатах, то видно, что она стремится к нулю при абсолютном нуле температуры.

Применение эффекта

Использующие явление собственной проводимости термисторы используются как датчики температуры. Принцип действия такого датчика основан на изменении тока в цепи датчика при нагреве вследствие явления собственной проводимости: Jдатчика = s(T)ЧE, где E - поле внутри полупроводника.

Литература

 1. Физический энциклопедический словарь.- М., 1982.

 2. Зи С. Физика полупроводниковых приборов.- М.: Мир, 1984.

Ключевые слова

  • полупроводник
  • электрон
  • дырка
  • свободный носитель заряда
  • эффективная масса
  • подвижность
  • концентрация носителей
  • энергетические зоны
  • температурная зависимость
  • проводимость

Разделы естественных наук:

Полупроводники
Твердые тела

Формализованное описание Показать