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
Примесная проводимость полупроводников
Проводимость полупроводников, обусловленная электронами, перешедшими в зону проводимости с донорных уровней, и дырками, образовавшимися при переходе электронов из валентной зоны на акцепторные уровни

Описание

Примесной проводимостью полупроводников называется проводимость, обусловленная электронами, которые перешли в зону проводимости с донорных уровней Ed, расположенных вблизи Ec, и дырками, которые образовались в валентной зоне при переходе электронов на акцепторные уровни Ea, расположенные вблизи Ev (рис. 1а, 1б).

 

Примесный полупроводник n-типа

 

 

Рис. 1а

 

Примесный полупроводник p-типа

 

 

Рис. 1б

 

Обычно донорные и акцепторные уровни в запрещенной зоне полупроводника образуются при легировании, т.е. введением определенной примеси в собственный полупроводник. Таким образом можно сказать, что примесная проводимость обусловлена ионизацией атомов примеси в полупроводнике.

В полупроводниках IV группы таблицы Менделеева (GeSi) донорные уровни вблизи Ec образуют элементы V группы (SbAs), а  акцепторные уровни вблизи Ev - элементы III группы (InGa).

Величина примесной проводимости:

 

sпр = e(mnn + mpp),

 

где n - концентрация электронов с доноров в зоне проводимости;

p - концентрация дырок с акцепторов в валентной зоне;

mnmp - подвижности электронов и дырок, соответственно.

 

        Если примесная проводимость обусловлена в основном электронами с донорных уровней  (mnn >> mpp), т.е. электроны являются основными носителями заряда, то говорят об электронной проводимости полупроводников, или полупроводниках n-типа; если же преобладает проводимость, обусловленная дырками, образовавшимися вследствие ухода электронов на  акцепторные уровни (mpp >> mnn), то говорят о дырочной проводимости, или полупроводниках p-типа, где основными носителями заряда являются дырки. Если в полупроводниках n-типа (p-типа) глубина примесного уровня Ed (или Ea) в данной области температура Т меньше, чем kT (k - постоянная Больцмана), то практически все доноры полностью ионизированы (или акцепторы заполнены электронами)(см. рис. 2а, 2б).

 

Примесный полупроводник n-типа

 

 

Рис. 2а

 

Примесный полупроводник p-типа

 

 

Рис. 2б

 

Если в этой области температура и собственная проводимость мала, т.е. Nили Na >> ni = pi (Nd - концентрация доноров, Na - концентрация акцепторов nipi - концентрации собственных носителей), то концентрация основных носителей заряда равна примерно концентрации донорной (или акцепторной) примесей:

n@Nd (в полупроводнике n-типа);

n@Na (в полупроводнике p-типа);

        В общем случае, т.е. при неполной ионизации примесей и наличии собственной проводимости, концентрации носителей заряда определяются формулами:

 

n = 2(2pmn*kT / h2)3/2exp(E/kT);

 

p = 2(2pmp*kT / h2)3/2exp(-EDE /kT),

 

где mn*mр- эффективные массы электронов и дырок в полупроводнике;

Ef - глубина уровня Ферми, зависящая от параметров примесных уровней.

 

Например, при T=300 K, в Ge (DE = 0,78 эВ) при Nd = 1021 м-3n = 1017 м-3.

Величина примесной проводимости при этой температуре:

 

sпр = 5Ч101 Ом -1м -1.

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

Техническая реализация эффекта

Техническая реализация - термистор (терморезистор). В среде с температурой T находится образец примесного полупроводника, например, Ge с примесью As. 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 примесной проводимости термисторы используются как датчики температуры. Принцип действия такого основан на изменении величины тока в цепи датчика при изменении температуры. Ток датчика изменяется из-за изменения примесной проводимости полупроводника. Например, термисторы из n - Ge  с донорной примесью As применяются при измерении температуры жидкого гелия.

Кроме того, p-n переход, являющийся основой любых полупроводниковых электронных элементов, является следствием контакта двух полупроводников с примесными проводимостями.

Литература

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

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

Ключевые слова

  • полупроводник
  • электрон
  • дырка
  • примеси
  • доноры
  • акцепторы
  • концентрация примеси
  • глубина уровня

Разделы естественных наук:

Полупроводники
Твердые тела

Формализованное описание Показать