WWW.REFERATCENTRAL.ORG.UA - Я ТУТ НАВЧАЮСЬ

... відкритий, безкоштовний архів рефератів, курсових, дипломних робіт

ГоловнаТехнічні науки → Провідність напівпровідників - Реферат

Провідність напівпровідників - Реферат

Реферат на тему:

Провідність напівпровідників

Поняття ефективної маси електронів та дірок.

Елетрони та дірки, що знаходяться в дозволених енергетичних зонах можуть переміщуватись в межах простору кристалу, прискорюючись або сповільнюючись під впливом електричних полів. При цьому їх інерційні властивості характеризуються еффективною масою, яка для вільного електрона в кристалі відрізняється від маси вільного електрона у вакуумі через вплив навколишнього середовища. Оскільки властивості кристалу є анізотропними, то анізотропною є і ефективна маса, тобто в різних кристалічних напямках залежність енергії від імпульсу може бути різною.

Діаграми, які пояснюють поняття еффективної маси вільного носія заряду в кристалі (справа) та у вакуумі (сліва)

Дифузійний та дрейфовий струми в напівпровідниках.

Вільні електрони та дірки в кристалі знаходяться в хаотичному тепловому русі. Якщо існує градієнт концентрації, то носії заряду переміщуються в сторону меншої концентрації, створюючи дифузійний струм. При наявності електричного поля носії заряду, беручи участь у тепловому русі, зміщуються (дрейфують) внаслідок дії сил, що створені електричними полями. Таким чином в напівпровідниковому кристалі існує два типи струмів: дифузійні та дрейфові, каен з яких, в свою чергу, може бути як електроним, так і дірковим.

, , ,

, , ,

де: q - заряд електрона, Dp, Dn - коефіцієнти дифузії дірок та електронів,

mp, mn - рухливості дірок та електронів

Рухливість можна розглядати, як коефіцієнт пропорційності між дрейфовою швидкістю носіїв заряду та напруженністю електричного поля, в якому вони рухаються:

, .

Діаграми, які пояснюють вплив зіткнень на середню швидкість (рухливість) вільних носіїв заряду в кристалі

При кожному неупругому розсіянні відбувається втрата енергії електроном, потім, в електричному полі, він знову прискорюється, і його енергія зростає (правый рисунок зверху). На верхньому лівому рисунку схематично показано траекторію руху електрона в кристалі при наявності електричного поля. Електрон приймає участь в хаотичному тепловому русі та дрейфовому русі, який зумовлений електричним полем. Можна розрахувати, до якої швидкості електрон розженеться внаслідок впливу електричного поля між двома зіткненнями.

Для рухливості розрахунки дають:

,

де m - ефективна маса частинки.

Струм електронів рівний:

,

Електронна провідність:

,

Отже загальна провідність:

.

Електропровідність напівпровідників.

Розсіювання носіїв заряду відбувається, в основному, на коливаннях решітки (фононах) та заряджених атомах домішки. При збільшенні температури разсіювання на решітці зростає і рухливість зменшується за степінним законом з показником -3/2. Розсіяння на іонізованій домішці при зростанні температури зменшується і рухливість зростає за степінним законом з показником 3/2. Тому, при зростанні температури, на електропровідність напівпровідників впливатимуть як зміна з температурою концентрації носіїв заряду, так і зміна їх рухливості. Вплив рухливості на електропровідність особливо заметний на ділянці спустошення домішки в легованих матеріалах.

На лівому графіку (рисунок справа) показано: залежність рухливості від температури при розсіюванні носіїв заряду тільки на кристалічній решітці (крива 1), залежність рухливості від температури при розсіянні тільки на домішках (крива 2) та залежність рухливості від температури в легованому кристалі, в якому розсіяння може відбуватись як на домішках, так і на решітці (крива 3). На правому графіку в логарифмічному масштабі показані залежності електропровідності, концентрації носіїв заряду та рухливості.

Зміна з температурою провідності власних напівпровідників визначається, в основному, зміною концентрації електронів та дірок, які зросте за експоненційним законом з енергією активації, яка приблизно рівна половині ширини забороненої зони.

Використана література:

  1. Основы промышленной электроники/ Под ред. В.Г. Герасимова. -М.: Высшая школа, 1978.

  2. Изъюрова Г.И., Кауфман М.С. Приборы и устройства промышленной электроники. -М.: Высшая школа, 1975.

  3. Миклашевский С.П. Промышленная электроника. -М.: Высшая школа, 1973.

  4. Горбачев Г.Н., Чаплыгин Е.Е. Промышленная электроника. - М.: Высшая школа, 1988.

  5. Основы промышленной электроники/Под ред. В.Г. Герасимова. - М.: высшая школа, 1982.

  6. Гершунский В.С. Основы электроники. - К.: Вища школа, головн. из-во, 1982.

  7. Жеребцов И.П. Основы электроники. - Л.:Энергоатомиздат, 1985.

Нагорский В.Д. Электроника и электрооборудование. - М.: Высшая школа, 1986.

Loading...

 
 

Цікаве