Szennyező vezetőképessége félvezetők - studopediya
A vezetőképesség félvezetők szennyeződések miatt az úgynevezett külső vezetőképesség, félvezetők és maguk is - szennyező félvezetők. Szennyeződés vezetőképesség miatt szennyeződések (atomok idegen elemek), és a fölös atomok átállni típusú (összehasonlítva a sztöchiometrikus összetétellel), termikus (üres csomópontok vagy intersticiális atomok) és a mechanikai (repedés, diszlokációk, stb) hibák. A szennyező anyagok jelenléte félvezető jelentősen megváltoztatja a vezetőképességét. Például, ha beadjuk a szilícium megközelítőleg 0,001.% Boron a vezetőképességét növeli, hogy körülbelül 10 6-szor.
A félvezető egy szennyező, amely az egyik nagyobb, mint a vegyérték a vegyérték az alap atomok aktuális hordozóanyagok elektronok; történik elektronikus vezetőképesség-szennyező (n vezetési típusú). Semiconductors egy úgynevezett elektronikus vezetőképesség (vagy n-típusú félvezetők). A szennyeződések, amelyek forrása az elektronok, az úgynevezett donorok. energiaszint szennyeződések alábbhagyott - donor szinten.
Például, a szubsztitúció a germánium atom öt vegyértékű arzén atom (ábra. 22a) per elektron nem kovalens kötést képez, akkor szükségtelen, és könnyen lehasítható a termikus rezgések a rács atomok, m. E. lesz szabad. szabad elektron képződés nem kíséri megsértése kovalens kötés; Ezért esetétől eltérően a korábban ismertetett, a lyuk nem merül fel. A felesleges pozitív töltés megjelenő közelében a szennyező atom a szennyező atom kapcsolódik, és így mozoghat a rács nem.
Ami a sáv elmélet tekinthető folyamat az alábbi képlettel ábrázolható (ábra. 22b). Bevezetés A szennyező rács torzítja a területen, amely okot ad gerjesztési energia szintjét a vegyérték elektron D arzén nevezett szennyezés szintjét. Abban az esetben, germánium adalékolt arzén ezen a szinten terjed az alján a vezetési sáv a régióban # 916; ED = 0,013 eV. mert # 916; ED A félvezető egy szennyező, amely eggyel kevesebb vegyértékei vegyérték bázisos atomot, a töltéshordozók lyukak vannak; bekövetkezik furat vezetőképesség (p-vezetési típusú). Semiconductors ilyen vezetőképes nevezett furat (vagy p-típusú félvezetők). Szennyező izgalmas elektronokat vegyértékelektronját félvezető nevezzük elfogadóhelyek energiaszint ezek a szennyeződések - elfogadó szinten. Tegyük fel, hogy a szilícium-rács bevezetett szennyező atom három vegyérték elektronok, mint a bór (ábra. 23a). Hogy kötést képezzen négy legközelebbi szomszédok a bóratom hiányzik egy elektron, egyet a linkek továbbra sem rendelkezik kellő és negyedik elektron lehet leírni a szomszédos atom a bázikus hatóanyag, ahol egy lyuk van kialakítva, ill. Szekvenciális töltési egyenértékű a mozgását lyukak generált félvezető lyukak elektronokkal, azaz lyukak nem marad lokalizált, és költözött a szilícium rács szabad pozitív töltést. A felesleges negatív töltést előforduló közelében a szennyező atom kapcsolódik az atommal szennyeződések és rács nem tud mozogni.
Szerint zenekar elmélet beadása három vegyértékű szennyező anyag a szilícium rács vezet bandgap energia szintjét a szennyező, nem foglal el az elektronokat. Abban az esetben, bórral adalékolt szilíciumból, mint ez a szint fölött helyezkedik el a felső széle a vegyérték sáv a régióban # 916; EA = 0,08 eV (ábra 23 6.). A közelsége ezeket a szinteket a vegyérték sáv eredményezi az a tény, hogy már viszonylag alacsony hőmérsékleteken, elektronok át a vegyérték sáv szennyező szinteken és a kötődés a bór atomokkal elveszíti azt a képességét, hogy mozoghat a szilícium rács, azaz. E. ne vegyenek részt a vezetési. hordozók csupán a lyukak előforduló vegyértékelektronját.
Ellentétben belső vezetési elektronok N egyidejűleg végezzük lyukak szennyező vezetőképessége félvezetők okozott alapvetően azonos jel hordozók: elektronok - abban az esetben egy donor szennyező, lyukak - abban az esetben, az akceptor. Ezek a hordozók úgynevezett alap. Szintén a többségi töltéshordozók a félvezető, és a kisebbségi töltéshordozók a következők: n-típusú félvezetők - lyukak p-típusú félvezetők - elektronok.
A jelenléte a szennyező anyag koncentrációjának a félvezetők jelentősen megváltoztatja a pozícióját a Fermi szintet EF. A számítások azt mutatják, hogy abban az esetben n-típusú félvezető, a Fermi szint EF 0 K félúton található az alján a vezetési sáv és a donor szintet (ábra. 24a). Növekvő hőmérséklettel egyre több elektronok át a donor államok a vezetési sávban, hanem ezen túlmenően, növeli a termikus ingadozása, gerjesztésére képes elektronok a vegyérték sáv, és átadják egy tiltott energia zónában. Ezért, magas hőmérsékleten, a Fermi szintet hajlamos lefelé mozogni (folytonos vonal), hogy a korlátozó helyzetében a közepén a tiltott sávban jellemző belső félvezető.
A Fermi szint a p-típusú félvezetők 0 K félúton található vegyértéksávja és egy akceptor szinten (24. ábra b). A szilárd görbe ismét azt mutatja, hogy elmozdul a hőmérséklettel. Azokon a hőmérsékleteken, amelyek szennyező atomok teljesen kimerült, és növeli a hordozó koncentrációja miatt gerjesztési intrinsic hordozók, a Fermi szint található a közepén a sávú, mint a belső félvezető.
A vezetőképesség szennyező félvezető, mint a vezetőképessége bármely vezetőn, koncentrációja határozza meg a hordozók és azok a mobilitás. A hőmérséklet-változás megváltoztatja a fuvarozó mobilitás a viszonylag gyenge teljesítmény jog, és a hordozó koncentrációja - a nagyon nagy exponenciálisan, és így a függőség vezetőképesség szennyező félvezetők hőmérséklet határozza meg elsősorban a hőmérséklettől való függése a hordozó koncentrációja ott. Ábra. 25 adott durva telek ln # 947; 1 / T-szennyező félvezetők. Rész AB leírja vezetőképesség szennyező félvezető.
A növekedés a félvezető szennyező vezetőképesség hőmérséklet növelésével elsősorban a növekvő koncentráció szennyező hordozók. Szegmens BC megfelel a kimerülése szennyeződések (ezt megerősíti kísérletek), CD szakasz ismerteti a belső vezetőképesség a félvezető.
