Рефераты по Физике

Учебник по физике для поступающих в ВУЗ

Страница 77

При низких температурах полупроводник ведет себя как диэлектрик, его удельное сопротивление очень велико. По мере повышения температуры удельное сопротивление быстро уменьшается.

При нагревании полупроводника кинетическая энергия валентных электронов повышается и наступает разрыв отдельных связей. Некоторые электроны покидают свои проторенные пути и станов свободными, подобно электронам в металле.

В электрическом поле они перемещаются между узлами решетки образуя электрический ток.

При повышении температуры число разорванных валентных связей, а значит и свободных электронов, увеличивается. Это ведет к уменьшению сопротивления полупроводника.

Собственная проводимость – это проводимость чистых полупроводников.

Она обычно невелика, так как мало число свободных электронов. Число свободных электронов составляет одну десятимиллиардную часть от общего числа.

Различают два вида собственной проводимости полупроводников: электронную и дырочную.

Электронная проводимость – проводимость полупроводника, обусловленная наличием у них свободных электронов.

Дырочная проводимость – проводимость полупроводников, обусловленная упорядоченным перемещением дырок.

Механизм электронной и дырочной проводимости: в отсутствии внешнего поля имеется 1 электрон (-) и 1 дырка (+). При наложении поля происходит перемещение электронов. Свободные электр смещаются против напряженности поля. В этом направлении перемещается также один из связанных электронов. Образуется дырка, которая перемещается по всему кристаллу.

Примесная проводимость – дополнительная проводимость существующая наряду с собственной, обуславливаемая наличием примесей в полупроводнике.

Дозированное введение в чистый полупроводник примесей позволяет целенаправленно менять его проводимость.

Существуют донорные и акцепторные примеси.

Донорная примеси – это примеси, легко отдающие электроны, и следовательно, увеличивающие число свободных электронов. Поскольку полупроводник, имеющий донорные примеси обладают большим числом электр, их называют полупроводниками n-типа.

Донорная примесь — это примесь с большей валентностью.

При добавлении донорной примеси в полупроводнике образуются лишние электроны. Проводимость станет электрон­ной, а полупроводник называют полупроводником n-типа.

Полупроводники с донорной примесью называют полупроводниками n-типа (лат. negativus – отрицательный), так как они обладают преимущественно электронной проводимостью.

В полупроводниках n-типа электрон является основным носителем заряда, а дырки – не основным.

Например, для кремния Si с валентностью n = 4 донорной примесью является мышьяк As с валент­ностью n = 5. Каждый атом примеси мышьяка приведет к образованию одного электрона проводимости.

Акцепторные примеси – это принимающие примеси.

Акцепторная примесь — это примесь с мень­шей валентностью.

При добавлении такой примеси в полупроводнике образуется лишнее количество «ды­рок». Проводимость будет «дырочной», а полупро­водник называют полупроводником

p-типа.

Полупроводники с акцепторной примесью называют полупроводниками p-типа (лат. positivus – положительный), так как они обладают преимущественно дырочной проводимостью.

Основными носителями заряда в полупроводниках p-типа являются дырки, а электроны – не основными.

Напри­мер, для кремния акцепторной примесью является индий с валентностью n = 3. Каждый атом индия приведет к образованию лишней «дырки».

Электропроводность полупроводника нелинейно зависит от температуры, так как с повышением температуры возрастает число разрывов ковалентных связей и увеличивается количество свободных электронов.

Кроме нагрев разрыв ковалентных связей может быть вызван освещением или облучением (фотопроводимость полупроводников).

Терморезисторы используются для измерения температуры по силе тока в цепи с полупроводником. Терморезисторы применяются для дистанционного измерения температуры, противопожарной сигнализации и т.д.

Фоторезисторы – приборы, в которых использован фотоэлектрический эффект.

СВОБОДНАЯ И ПРИМЕСНАЯ ПРОВОДИМОСТЬ ПОЛУПРОВОДНИКОВ

См.выше «Проводимость полупроводников»

P-N ПЕРЕХОД

При изготовлении большинства полупроводниковых приборов используются кристаллы, в которых создаются области p и n типа. Механизм действия таких приборов основан на особых свойствах контакта между этими областями, называемого электронно-дырочным переходом.

Электронно-дырочным переходом называется контакт двух полупроводников n и p – типов.

(p – positivus –положительный, n – negativus - отрицательный)

Характерной особенностью p-n-перехода является его односторонняя проводимость: он пропускает ток практически только в одном направлении (от полупроводника p-типа к полупроводнику n-типа)

Создать p-n переход путем механического соединения полупроводников с различными типами проводимости не удается, так как при этом получается слишком большой зазор между ними. Толщина p-n перехода должна быть не больше межатомных расстояний.

p-n-переход изготавливают путем сплавления полупроводников.

Вследствие диффузии атомов индия в монокристалл германия у поверхности германия образуется область с проводимостью p-типа. Остальная часть кристалла германия, в которую атомы германия не проникли, по прежнему имеет n-проводимость. Между двумя областями с проводимостями различных типов возникает p-n переход.

В этом переходе образуется объемный слой, обедненный носителями заряда. Его образование объясняется диффузией. Концентрация дырок в p области велика, а в n-области относительно мала. В результате существует диффузионный поток дырок из p в n-область. Аналогично существует поток электронов в обратном направлении.

Электроны и дырки рекомбинируют. Концентрация основных носителей заряда в контактном слое оказывается уменьшенной.

Перейти на страницу:  1  2  3  4  5  6  7  8  9  10  11  12  13  14  15  16  17  18  19  20  21  22  23  24  25  26  27  28  29  30  31  32  33  34  35  36  37  38  39  40  41  42  43  44  45  46  47  48  49  50  51  52  53  54  55  56  57  58  59  60  61  62  63  64  65  66  67  68  69  70  71  72  73  74  75  76  77  78  79  80  81  82  83  84  85  86  87  88  89  90  91  92  93  94  95  96  97  98  99  100