Сделай Сам Свою Работу на 5

Дрейфовое и диффузное движение носителей заряда





Проводники, диэлектрики, полупроводники

Проводники:

удельное сопротивление .

 

Диэлектрики:

удельное сопротивление .

 

Полупроводники:

удельное сопротивление .

 

Металл
Алюминий 0,0271
Висмут 1,2
Вольфрам 0,055
Железо 0,098
Золото 0,023
Иридий 0,0474
Медь 0,0172
Молибден 0,054
Никель 0,087
Олово 0,12
Платина 0,107
Свинец 0,205
Серебро 0,016
Титан 0,5562 - 0,7837
Цинк 0,059
Сталь 0,1200

 


Физические основы явления электропроводности

 

Расщепление энергетических уровней

 

 

Энергетические зоны

 

 

 

 

Материал Проводник Полупроводник Диэлектрик
Ширина запрещенной зоны
Возникновение электропроводности

 


Полупроводники и их свойства

 

германий, Ge

кремний, Si

селен, Se

 

арсенид галлия, GaAs

фосфид галлия, GaP

карбид кремния, SiC

 

серое олово, α-Sn

нитрид бора, BN

нитрид алюминия, AlN

фосфид алюминия, AlP

арсенид алюминия, AlAs

нитрид галлия, GaN

антимонид галлия, GaSb

фосфид индия, InP

арсенид индия, InAs

антимонид индия, InSb



селенид цинка, ZnSe

селенид кадмия, CdSe

теллурид кадмия, CdTe

теллурид цинка, ZnTe

теллурид ртути, HgTe

оксид цинка, ZnO

диоксид титана, TiO2

сульфид цинка, ZnS

сульфид свинца, PbS

теллурид свинца, PbTe

теллурид олова, SnTe

теллурид висмута, Bi2Te3

органические полупроводники

 


 

Полупроводник Германий, Ge   Кремний, Si  
Группа IV IV
Схема атома
Ширина запрещенной зоны

 

Плоская схема кристалличекской решетки германия (кремния)

 

Кристаллическая структура германия и кремния

 

 

Собственная проводимость полупроводников

 

Возникновение свободного электрона и дырки в кристалле полупроводника

 

Образование вакантного уровня энергии в валентной зоне

 

 

Схема движения дырки в кристалле полупроводника

 


Равновесная концентрация собственных носителей в полупроводниках при термогенерации и рекомбинации носителей заряда

где – собственная концентрация электронов в чистом полупроводнике;

– собственная концентрация дырок в чистом полупроводнике;



– коэффициент зависящий от материала;

– ширина запрещенной зоны;

– постоянная Больцмана;

– абсолютная температура.

 

Примесные полупроводники

 

Донорные примеси n-типа (negative)

 

Используют элементы V группы

 

Сурьма Sb

Мышьяк As

Фосфор P

Имеют 5 валентных электронов на внешнем уровне.

Возникновение свободного электрона в кристалле полупроводника с донорной примесью

 

Образование локальных уровней энергии вблизи зоны проводимости

 

Ширина запрещенной зоны .

Электроны – основные носители заряда, примесные.

Дырки – неосновные носители заряда, собственные

Обладает электронной проводимостью, полупроводник n–типа.


Акцепторные примеси p-типа (positive)

 

Используют элементы III группы

 

Индий In

Галлий Ga

Алюминий Al

Бор B

Имеют 3 валентных электрона на внешнем уровне.


Возникновение дырки в кристалле полупроводника с акцепторной примесью

 

Образование локальных уровней энергии вблизи валентной зоны

 

Ширина запрещенной зоны

Дырки – основные носители заряда, примесные

Электроны – неосновные носители заряда, собственные

Обладает дырочной проводимость, полупроводник p–типа.


Равновесная концентрация носителей заряда в примесных полупроводниках

где – концентрация электронов в полупроводнике n–типа (основные носители);

– концентрация дырок в полупроводнике n–типа (неосновные носители);

– концентрация дырок в полупроводнике p–типа (основные носители);

– концентрация электронов в полупроводнике p–типа (неосновные носители);



– собственная концентрация электронов в чистом полупроводнике;

– собственная концентрация дырок в чистом полупроводнике;

– коэффициент зависящий от материала;

– ширина запрещенной зоны;

– постоянная Больцмана;

– абсолютная температура.

 

Температурный диапазон работы полупроводников

 

· С ростом температуры растет концентрация основных и неосновных носителей заряда и уменьшается сопротивление полупроводника.

· Нижний диапазон температур –55…–60 ºС. Мало основных носителей или . Нарушаются условия и .

· Верхний диапазон +75…+85 ºС для германия и +150…+170 ºС для кремния. Много неосновных носителей или . Концентрация основных носителей равна концентрации примесей и больше не увеличивается. Нарушаются условия и .


Дрейфовое и диффузное движение носителей заряда

 

· При отсутствии внешних факторов хаотичное движение носителей заряда. Ток равен нулю.

· К кристаллу полупроводника приложено электрическое поле. Происходит дрейфовое движение носителей заряда. При этом протекает дрейфовый ток.

· В разных участках полупроводника отличается концентрация однотипных носителей заряда электронов или дырок. Носители перемещаются из участка с большей концентрацией на участок с меньшей (происходит диффузия). Протекает диффузионный ток.

 

 








Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту:



©2015 - 2024 stydopedia.ru Все материалы защищены законодательством РФ.