Minisztérium az általános és szakmai oktatási, az Orosz Föderáció
A tiltott terület - energia intervallumban, amely elválasztja a vegyértéksáv és a vezetési sávban. A bandgap határozza meg a fizikai-kémiai tulajdonságait az elektronikus anyagok. A tanulmány célja az, hogy meghatározza a szélessége a tiltott sávban a félvezető mérésével hőmérsékletfüggését fordított áramok p-n átmenetet.
2. Az energia-spektrum az elektronok a kristály.
Minden elektron az atom, van egy bizonyos teljes energia, és vesz egy megfelelő energiaszint a sávban diagramon. A szilárd, közötti kölcsönhatás miatt az atomok, az energia szintek szétváltak az energia sávokban. Ezek közé tartozik a külön szorosan elhelyezett energia szintje, amelyek száma megfelel a atomok száma a homogén, kristályos (2.1 ábra).
E - bandgap.
Ris.2.1.Energeticheskie zóna a félvezető.
Energia sáv, illetve a kombináció több átfedő energia sávok, amelyek eredményeként kialakult rasscheplpniya egy vagy több energiát szint egy egyetlen atom, az úgynevezett engedélyezett területen. Elektronok szilárd anyagok energiái megfelelő engedélyt, hogy megújítja a zónát. Az energia szintjét a vegyérték elektronok a vegyérték sáv formában hasítás. Hozhatja energiaszintet, szabad elektronok a gerjesztett állapotban az atom, hasadnak és így egy vagy több szabad zónák. Az alján a szabad zónák az úgynevezett vezetési sávban. A legnagyobb érdeklődés a vegyérték sávja és a vezetési sáv, mint a viszonylagos elrendezése és azok a töltési fok a elektronok függő elektromos, optikai és egyéb tulajdonságok a szilárd anyagok. A természet a töltési zóna összes kristályokat két osztályba sorolhatók. Az első azok az anyagok, amelyekben a fenti zóna teljesen ki van töltve részben kitöltött zónában (Fig.2.2).
Ris.2.2.Obrazovanie részben töltött zónában.
Az elektronok részben kitöltött terület befolyása alatt a külső elektromos tér növelheti az energiát, folyik felette szintű rendelkezésre állást. Ez azt jelenti, hogy olyan kristály, amelynek egy ilyen sávszerkezet, még a jelenlétében egy gyenge elektromos mezőt a Más hatások hiányában energia (fény, hőmérséklet-emelkedés, stb) lehetséges irányai mozgásának elektronok, azaz a áramlását elektromos áram. Így, kristályok, amelyek részben előzőleg engedélyezett sávban tartozik a vezetékek.
Egy másik osztály olyan anyagok, amelyekben a vakpróba (2.3 ábra) található abosolyutnogo nulla át teljesen kitöltve zónák.
Ris.2.3.Zonnaya diagram félvezető.
Egy ilyen szerkezet zónák, például csoportbeli elem IV - szén gyémánt módosítások, szilícium, germánium, ón, szürke, és sok kémiai vegyületek - fém-oxidok, nitridek, karbidok, stb A teljesen megtöltött vegyértéksáv elektronokat megakadályozta, hogy változtassa meg állapotát alatt az alkalmazott elektromos mező, vagyis nem tud részt venni a jelenlegi oktatási. Ez nem járul hozzá az elektromos vezetőképesség és teljesen ingyenes vezetési sávban.
Azonban, ha a sáv különbség kicsi, ha a hőmérséklet emelkedik egy átmenet vegyérték elektronok a vezetési sávban. Az elektronok száma exponenciálisan a hőmérséklet emelkedésével nő. Megjegyezzük, hogy az átmenet az elektronok a vezetési sávban megjelenő betöltetlen energiaszint a vegyérték sáv. Ez azt jelenti, hogy ugyanaz a lehetőség, hogy változtassa meg energiát a vegyérték elektronok, azaz hogy részt vegyenek a jelenlegi oktatás. Így kristályok egy keskeny sávú félvezetők. Szobahőmérsékleten, a szélessége a tiltott zóna E szilícium 1.12 eV; germánium E = 0,72 eV; gallium-arzenid E = 1,43 eV; A szilícium-karbid 2.4 - 3.4 eV (a különböző polytypes).
Ha megfelelően széles sávú, az átmenet a vegyérték-elektron valószínű a vezetési sávban. Ezek a szilárd anyagok dielektrikumok. Így, dielektrikumok eltér a félvezető bandgap. Hagyományosan, a dielektrikumok lehetnek olyan anyagok, amelyek E <3 эВ. а к полупроводникам - Е <3 эВ .
A bandgap változik a hőmérséklettel. Ez akkor fordul elő eredményeként:
- változó az amplitúdó a termikus rezgések a kristályrács alkilcsoport;
- változások atomközi távolságok, vagyis térfogata a szervezetben.
Növekvő hőmérséklettel az első esetben, az sávú csökken az utóbbi esetben növelés vagy csökkentés függően sávszerkezet. A legtöbb félvezetők az sávú növekvő hőmérséklettel csökken.