Концентрация электронов в зоне проводимости. Концентрация дырок в валентной зоне. Собственная концентрация носителей заряда.
Если концентрация е-нов в зоне проводимости < числа разрешенных энергетических состояний, то вероятность того что е-н окажется в одном и том же энергетическом состоянии очень мала => пользуются классической статистикой Максвелла-Больцмана. 
| В собственном п/проводнике концентрации е-нов и дырок одинаковы n=p=ni =>n*p=ni^2, ni- концентрация собственных Н.З.,она увеличивается при увеличении T и уменьшается при уменьшении ширины З.З |
n*p= NcNv * exp[ 
] = NcNv * exp[ 
]
Уровень Ферми. Расположение уровня Ферми в собственных и примесных полупроводниках. Понятие химического и электрохимического потенциала.
| Уровень Ферми –это характерное значение энергии, при Т=0К выше которой все уровни свободны, ниже – заняты. В п/проводниках n-типа ур Ферми находится в верхней части З.З, а в p-типа в нижней части З.З В собственном п/проводнике ур Ферми расположен вблизи середины З.З Потенциал Ферми φ=E/q, φT=kT/q – температурный потенциал Химический потенциал: Xn= φTln (n/ni), Xp= φTln (p/pi) - характеризуют концентрации нз. φF=φE+ φTln (n/ni)=>ур Ферми явл-ся суммой электростатического и хим потенциалов и наз-ся электрохимический потенциал. Уровень Ферми одинаков во всех частях равновесной системы, какой бы разнородной она не была. Температурные зависимости концентрации носителей заряда и уровня Ферми. Собственный п/п : n=p=ni; Nc=Nv;
Все разрешенные энергетические уровни лежащие выше уровня Ферми свободны,вероятность заполнения =0, те которые ниже, вероятность =1.При увеличении количества е-нов при данной Т вызывает пропорциональное уменьшение кол-ва дырок. |
.Уровень Ферми соответствует такому энергетическому уровню, вероятность заполнения к-ого 1/2.Примесный п/п : выразим φF=φE+ φTln (n/ni):
14) Температурные зависимости концентрации носителей заряда и уровня Ферми.
График 
| При уменьшении T ср энергия фононов мала, по сравнению с энергией ионизации доноров, поэтому лишь часть доноров ионизирована и концентрация е-нов мала. В этой области ур Ферми лежит между З.П и уровнем доноров. Область 1 и 2 соответств примесной электропроводности Область 3 – область высоких температур.Энергии здесь достаточно, чтобы перебросить е из В.З в З.П 1)низк Т: с рост Т повыш ионизация и конц е-нов. При T2 ур Ферми совпадает с уровнем доноров 2)Конц Н.З. почти не зависит от Т 3)П/проводник становится собственным и ур Ферми приближается к середине З.З. |
15) 15)Дрейфовое движение носителей заряда. Подвижность носителей заряда. Удельная проводимость. Диффузионное движение носителей заряда.
Дрейфовое движение носителей заряда.
В твердом теле движущиеся электроны испытывают столкновение с узлами кристаллической решетки, примесями т.е. испытывает рассеяние, при которых изменяется скорость и квазиимпульс электрона что сопровождается возбуждением или поглощением фононов. Равноускоренное движение под действием поля возможно только в коротких интервалах между столкновениями называемых средним временем свободного пробега tП. Расстояние которое НЗ успевают пройти за это время называется длиной свободного пробега. Vдр=a*tn=E*q*tn/m*=Eµ
Коэффициент пропорциональности между скоростью дрейфа и напряж-ю называется подвижностью m. 
.
|
|
|
Подвижность носителей зарядов зависит от эффект-ой массы свободных НЗ и имеет разные значения для е и р. подвижности электронов n и дырок p имеют различное значение (n >p)Зная подвижность электронов и дырок можно определить значение плотности дрейфового тока 
. 
. Суммарная
плотность дрейфового тока электронов и дырок: 
Удельная электропроводность полупроводника определяется соотношением . 
.
Диффузионное движение носителей заряда
Диффузия происходит при разных конц НЗ в п/п. Диффузионное движениепроисходит под действием градиента концентрации. Фn=-Dn(dn/dx). Поток частиц Фn пропорционален градиенту конц взятым с обратным знаком. Поскольку
|
|
|
направленное движение частиц это электрический ток то плотность дифференциального тока равна:
; 
где dn/dx, dp/dx - градиенты концентраций электронов и дырок;
Одновременно с диффузией идет рекомбинация, поэтому избыточную конц ум-ся в напр-ии от места избытка. Диффузионная длина-расстояние на кот диффундируют НЗ за время жизни τ.
- скорость диффузии
Дата добавления: 2018-05-13; просмотров: 452; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!