WWW.REFERATCENTRAL.ORG.UA - Я ТУТ НАВЧАЮСЬ

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

ГоловнаТехнічні науки → Електропровідність напівпровідників - Реферат

Електропровідність напівпровідників - Реферат

Реферат на тему:

Електропровідність напівпровідників

Здатність твердих тіл пропускати електричний струм характеризується їх електричною провідністю або електропровідністю. Величина обернена електропровідності називаеться питомим опором.

Чим більше в твердому тілі електронів, тим більшою є його електронна провідність. Чим більше в твердому тіле дірок, тем більшою є його діркова провідність. Однак, на величину електропровідності впливає не тільки концентрація вільних носіїв заряду, але і їх рухливість.

Рухливість формально можна ввести як деякий коефіцієнт пропорційності між середнньою швидкістю дрейфу носіїв заряду в електричному полі та величиною самого електричного поля: V=μE .

Як видно з формули, μE маэ розмырнысть [см2/(В*с)]. Рухливість є тим вищою, чим рідше електрони або дірки зіштовхуються з атомами решітки, домішок чи дефектами. Співвідношення (5) лежить в основеі закона Ома, який встановлює пропорційність між струмом через взірець та напругою, прикладеною до нього:

Індекс i відноситься до окремих типів носіїв заряду. Це можуть бути і електрони, і дірки чи іони.

В твердому тілі, яке поміщене в електричне поле, електрон бере участь в двох типах руху: хаотичному тепловому та напрямленому дрейфі під дією електричного поля (див. рисунок).

Як видно з цього рисунка, середня швидкість і, відповідно, рухливість тим вища, чим є більшою довжина вільного пробігу і чем меньша ефективна маса носіїв заряду (зменшення ефективної маси призводить до збільшення нахилу ліній на лівому рисунку).

Рухливість слабо залежить від температури. Для нелегованих напівпровідників вона зменшується зі збільшенням температури пропорційно T-3/2. Тому електропровідність для нелегованих матеріалів визначається змінною концентрації, яка експоненційно зростає при зростанні температури. Залежність електропровідності від температури показана на правому рисунку. Як видно з графіків, чим є більшою ширина забороненої зони, тем менше абсолютне значення провідності, однак, тим сильніше провідність залежить від температури (більший нахил).

В напівпровідниковій електроніці, головним чином, використовуються леговані матеріали.

В легованих напівпроводниках домішка вносить додаткову концентрацію домішковихх носіїв заряду, котрі мають свою власну залежність від температури, яка накладується на температурну залежність власних носіїв заряду.

В області високих температур, там, де домінують міжзонні переходи і власна концентрація носіїв є більшою за домішкову (ni>>nд), напівпровідник веде себе як власний (область I). В області низьких температур (область III), там де домішка не іонізована рівень Фермі повинен знаходитись вище донорного рівня (ймовірність заповнення електронами більше 1/2). По мірі того, як температура підвищується донори віддають електрони в зону провідиності і поступово повністю іонізуються (область II). Область II прийнято називати областю спустошення домішки, оскільки усі атоми донорів віддали свої електрони, а концентрація власних електронів усе ще дуже мала, концентрація електронів в цій області залишається постійною і приблизно рівною концентрації домішкових атомів. Іменно ця температурна область і є основною областю роботи значної кількості напівпровідникових діодів та транзисторів.

Оскільки в області II концентрація носіїв змінюється в незначній мірі, то в електропровідності (крива В) стає замітним вклад рухливості, що призводить до деякого падіння електропровідності зі зростанням температури (що взагалі не характерно для напівпровідників) в деякому інтервалі температур за рахунок домінування розсіяння на коливаннях решітки. Потім з підвищенням температури відбувається перехід до власної провідності, концентрація електронів та електропровідність починають зростати за експоненційним законом зі зростанням температури.

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