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.
|