ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТЬ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ МАТЕРИАЛОВ
Электропроводность полупроводников.
В полупроводниках свободных электронов не много, валентные электроны связаны со своими атомами. Ток может, возникнут и изменяться в широких пределах под влиянием внешних воздействий: нагревание, облучение или введение примесей. Это увеличивает энергию электронов, позволяет им оторваться от своих атомов. Место на внешней оболочке атома, покинутое электроном называется дыркой. Дырку принято считать положительно заряженной частицей с зарядом равным заряду электрона.
Чистый полупроводник обладает собственной проводимостью и имеет одинаковое количество электронов и дырок, в результате разрыва ковалентных связей. Если к полупроводнику приложить электрическое напряжение, то электроны будут перемещаться от одних атомов к другим в одном направлении, а кажущееся перемещение дырок в противоположном.
Удельная проводимость собственного полупроводника (мала)
где q – заряд электрона;
n – число электронов и дырок в единице объёма;
µ – подвижность электронов и дырок;
υ – дрейфовая скорость электронов и дырок;
Евн – напряжённость внешнего электрического поля.
Факторы, влияющие на электропроводность полупроводников.
1. При внесении примесей увеличивается количество свободных электронов или дырок и сопротивление полупроводника уменьшается.
2. При деформации полупроводника в холодном состоянии искажается кристаллическая решётка, и сопротивление проводника увеличивается.
|
|
|
3. При увеличении температуры, увеличивается количество электронов и дырок, за счёт передачи тепловой энергии электронам и разрыва ковалентных связей, и сопротивление полупроводника уменьшается.
4. При воздействии светового потока, осуществляется переход электронов в свободное состояние, за счёт передачи энергия света, и сопротивление полупроводника уменьшается. При этом энергия, предаваемая каждому электрону, зависит от частоты световых колебаний, а с увеличением яркости света (силы света) возрастает число поглощающих свет электронов.
5. При воздействии магнитного поля на полупроводник происходит искривление траектории движения электронов, и электропроводность полупроводника изменяется.
ЭЛЕКТРОННО-ДЫРОЧНЫЙ ПЕРЕХОД ( p - n -переход)
Электронно-дырочный переход ( p - n -переход) – это слой в полупроводниковом материале между двумя областями с различными типами электропроводности (одна может быть металлом).
Получение p-n- перехода.
1. 
Сплавной контакт между двумя полупроводниками разного типа электропроводности. В результате образуется некоторая площадь соприкосновения. Такие переходы могут быть использованы на большие токи (более 10А) и большие обратные напряжения (до 1 кВ).
|
|
|
2. 
Контакт между пластинкой полупроводника и металлическим остриём. В результате образуется малая площадь соприкосновения. Такие переходы могут быть использованы на малые токи (n∙10мкА) и малые обратное напряжения (n∙10В).
В n-полупроводнике много электронов, а в p-полупроводнике много дырок и между полупроводниками начинается обмен носителями заряда. При этом оставляя в приконтактной области некомпенсированный заряд ионов (положительный в полупроводнике n-типа и отрицательный в полупроводнике p-типа). Область раздела оказывается обедненной свободными носителя заряда и, не смотря на малую ширину (10-6-10-8 м), обладает большим сопротивлением, во много раз больше остальной части полупроводника. В результате образуется местное электрическое поле Ед, которое препятствует дальнейшему диффузионному потоку носителей заряда.
Работа p-n- перехода.
1. 
Обратное включение. Если к p - n -переходу приложить внешнее напряжение «+» к n-области, а «-» к p-области, напряжённость внешнего электрического поля Евн совпадает с местным. Основные носители будут перемещаться от границы раздела, расширяя область раздела и сопротивление перехода сильно возрастёт. Через p - n -переход будет походить малый обратный ток I обр ,, созданный неосновными носителями.
|
|
|
2. Прямое включение. Если к p - n -переходу приложить внешнее напряжение «-» к n-области, а «+» к p-области, напряжённость внешнего электрического поля Евн не совпадает с местным. Основные носители будут перемещаться к границе раздела, ссужая область раздела и сопротивление перехода резко уменьшается. Через p - n -переход будет походить большой прямой ток I пр ,, созданный основными носителями.
Воль - амперная характеристика (ВАХ) p - n -перехода.
Воль - амперная характеристика (ВАХ) – это зависимость тока проходящего через p - n -переход и внешним напряжением. 
1. 
Электрический пробой. Сильное электрическое поле срывает электроны с орбит, образуя дополнительные пары неосновных носителей заряда, и ток в обратном направлении начинает увеличиваться.
2. Лавинный пробой. Разогнавшиеся в электрическом поле электроны способны ионизировать нейтральные атомы, образуя дополнительные пары неосновных носителей, которые также способны к ионизации и т.д. Ток быстро возрастает при малом изменении напряжения.
|
|
|
Электрический и лавинный пробои обратимые.
3. Тепловой пробой. Переход перегревается из-за больших токов и начинается термогенерация электронов. Переход может выгореть, и такой пробой необратим.
Дата добавления: 2021-07-19; просмотров: 69; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!