Töltéshordozók félvezető - studopediya
2.1. Típusú elektromos vezetőképessége félvezetők. A működési elve A félvezető eszközök annak a ténynek köszönhető, hogy a félvezetők kétféle elektromos vezetőképesség - az elektron és a lyuk.
Az elektronikus vezetőképesség mozgása miatt az egyik irányban a szabad elektronokat. A szokásos üzemi hőmérsékletek a tiszta, adalékolatlan félvezetők mindig elektronok, hogy nagyon gyengén kapcsolódó atommagba lesz szabad, és egy rendezetlen, kaotikus, a hőtágulás okozta elmozdulás a rács atomok. Ezek az elektronok egy elektromos mező elkezd mozogni egy bizonyos irányba. Ez irányú mozgás az elektromos áram.
Hole vezetőképesség félvezetők és olyan funkció nem figyelhető meg a fémek. azaz vezetőképes anyagok (vezetékek).
Az atom a félvezető hatása alatt a legtöbb termikus vagy más külső hatások egyike a vegyérték elektronok elhagyhatja az atom, és lesz egy szabad (3. ábra). Akkor az atom válik pozitív töltésű, de egyenlő nagyságú a negatív töltés az elektron. Egy ilyen atom úgynevezett pozitív ion. és átalakítási folyamat atom ion - ionizáció.
A félvezetők, a kristályrács erős. Her ionok nem mozog. de a helyén marad a kristályrács, azaz Ezek fix díjakat.
Hiányában az elektron pályája a félvezető atom szokásosan úgynevezett lyuk. Ez hangsúlyozza, hogy egy atom hiányzik egy elektron, azaz, kialakítva egy szabad tér - .. Hole. Holes [3] jár elemi pozitív töltést.
Előfordulása lyukak lehet magyarázni a sík félvezető minta (3. ábra). Az egyik elektronok résztvevő kovalens kötés, részesülő további energia W> # 8710; W, ez lesz a elektronkibocsátó. t. e. a szabad töltéshordozó. Ez lehet mozgatni között a rács atomok, és a vezetés közben nagy számú szabad elektronok az egyik irányba, úgy hozzon létre egy elektromos áram. Az eredeti helyére most szabad. Ez a lyuk a 3. ábrán látható A nyitott körök.
Ha az elektromos vezetőképesség a lyuk hatása alatt az alkalmazott potenciál különbség mozgott lyukak, azonos elmozdulás pozitív töltést. Egy ilyen eljárást a 4. ábrán látható, ami azt mutatja, a különböző időpontokban több atomot mentén vannak elrendezve, a félvezető.
Tegyük fel, hogy a kezdeti időben (4a.) A legvégső az atom, a bal oldalon (1. szám) volt egy lyuk, annak a ténynek köszönhető, hogy ez az atom az elektron elhagyta, hogy van, Ő szabaddá válik.
Atom egy lyuk (ez árnyalt) van a pozitív-és-negatív töltés is vonzza az elektronokat, hogy magukat a szomszédos atom számát 2.
Ha az elektromos mező (potenciális különbség) hat a félvezető területen, hajlamos arra, hogy mozogni elektronok egy irányban negatív potenciál pozitív. Ezért, a következő pillanatban (4. ábra, b) a 2 atom egy elektron belép atom 1, és kitölti a lyuk, és egy új lyuk van kialakítva, a atom 2. Ezután, egy elektront egy atom atom 3 menetes 2 és kitölti egy lyuk. Ezután, egy lyuk fordul elő egy atom 3 ábra. 4 (4. ábra, c), stb
Ez a folyamat folytatódik, és a lyuk mozog a bal szélső atom 1 a jobb szélső szám 6. Más szavakkal, kezdetben származó 1 atom pozitív töltés belép atom 6 (4. ábra e).
Mint látható, a lyuk vezetőképesség valóságban elektronok is. de korlátozottabb, azaz megtett távolság kisebb, mint amikor az elektronikus vezetőképesség, az elektron mozoghat a kristályrács. Ábra. 5
Amikor a lyuk vezetőképesség elektronok átkerülnek csak adatok a szomszédos atomokban. Az eredmény mozgása pozitív töltések - a lyukat a ellentétes irányba a mozgását elektronok.
A vezetőképesség a félvezető energia diagramja (5. ábra) is magyarázható.
A hőmérséklet abszolút nulla, azaz a T = 0K = - 273ºS, félvezető nem tartalmazó szennyezőt egy szigetelő, nincs elektro-vezetőképesség és új lyukakat. De a hőmérséklet növelésével T> 0K félvezető vezetőképessége növekszik, mivel vegyértéksáv elektronok hevítésével nyert további energia [4] W = kT, és ezáltal kiküszöböli azok egyes mennyiségi és bandgap átmenetek a vegyértéksáv a vezetési sávban. Ez az átmenet a 6. ábrán látható egy szilárd nyíl.
a bandgap # 8710; W félvezetők viszonylag kicsi (a germánium # 8710; W = 0,72 eV és a szilíciumot # 8710; W = 1,12 eV).
Így felmerül a vezetési elektronok és az elektron-vezetőképessége. Minden elektron alakítjuk a vezetési sáv, így a vegyérték sáv tér - .. egy lyukat, azaz, a vegyérték sáv lyukak, amelynek vezetőképessége. egyenlő az elektronok száma halad a vezetési sávban. Következésképpen, valamint keletkező elektronikus és elektromos vezetőképesség, a lyuk.
2.2. Generation és rekombináció töltéshordozók. Az elektronok és lyukak, amelyek mozognak, és ezért generál elektromos vezetőképesség, az úgynevezett mobilszolgáltatókat, vagy csak hordozók.
Azt mondjuk, hogy az intézkedés alapján a hőt hordozó pár, azaz pár merül fel: elektronkibocsátó - lyuk vezetőképesség vagy p - elektron-lyuk szabad ... Továbbá, a hordozó gőz generációs előfordulhat az intézkedés alapján: fény, ionizáló sugárzás, az elektromos mezők, mágneses mezők, mechanikai feszültségeket és más külső hatások.
Mivel a vezetési elektronok és a lyukak, hogy egy rendezetlen, kaotikus mozgások miatt a hő, és szükségképpen bekövetkezik a fordított folyamat generálására hordozó pár: vezetési elektronok újra elfoglalják a megüresedett a vegyérték sáv, azaz, kombinálva lyukak ... Ez eltűnése pár menesztőt úgynevezett rekombinációs töltéshordozók. Ez a folyamat megfelel a szaggatott nyíl az 5. ábrán látható az átmenet az elektron a vezetési sáv a vegyérték sáv.
Folyamatok generálása és rekombináció hordozók párok mindig időben fordul elő. A rekombináció korlátozza számának növekedése a pár menesztőt egy adott hőmérsékleten, és beállított egy bizonyos számú vezetési elektronok és lyukak. t. e., azok a dinamikus egyensúlyi állapot (az elektronok száma egyenlő a lyukak száma). Ez azt jelenti, hogy egyre több és több pár kocsi, és korábban felmerült pár újra összekapcsolódnak azaz eltűnnek, így az ionok a semleges atomok.
2.3. En vezetőképesség félvezető. Pure félvezető nélkül szennyező hívják félvezető vagy egy belső félvezető i - tipa. Letter i - az angol szó valódi - saját.
Megvan a saját elektromos vezetőképesség. amely, amint látható, áll, elektron és a lyuk vezetőképesség - vesz részt, és a lyukak és elektronok a létrehozását a jelenlegi.
Tanulmányozása során működési elve félvezető eszközök saját félvezetők, vagyis tiszta szennyeződések nélkül, ábrázolt négyszög jelezve a vezetési típusú - a betűk I (6. ábra).