КАТЕГОРИЯ:


Астрономия- (809) Биология- (7483) Биотехнологии- (1457) Военное дело- (14632) Высокие технологии- (1363) География- (913) Геология- (1438) Государство- (451) Демография- (1065) Дом- (47672) Журналистика и СМИ- (912) Изобретательство- (14524) Иностранные языки- (4268) Информатика- (17799) Искусство- (1338) История- (13644) Компьютеры- (11121) Косметика- (55) Кулинария- (373) Культура- (8427) Лингвистика- (374) Литература- (1642) Маркетинг- (23702) Математика- (16968) Машиностроение- (1700) Медицина- (12668) Менеджмент- (24684) Механика- (15423) Науковедение- (506) Образование- (11852) Охрана труда- (3308) Педагогика- (5571) Полиграфия- (1312) Политика- (7869) Право- (5454) Приборостроение- (1369) Программирование- (2801) Производство- (97182) Промышленность- (8706) Психология- (18388) Религия- (3217) Связь- (10668) Сельское хозяйство- (299) Социология- (6455) Спорт- (42831) Строительство- (4793) Торговля- (5050) Транспорт- (2929) Туризм- (1568) Физика- (3942) Философия- (17015) Финансы- (26596) Химия- (22929) Экология- (12095) Экономика- (9961) Электроника- (8441) Электротехника- (4623) Энергетика- (12629) Юриспруденция- (1492) Ядерная техника- (1748) Arhitektura- (3434) Astronomiya- (809) Biologiya- (7483) Biotehnologii- (1457) Военни бизнесмен (14632) Висока technologies- (1363) Geografiya- (913) Geologiya- (1438) на държавата (451) Demografiya- ( 1065) Къща- (47672) журналистика и смирен (912) Izobretatelstvo- (14524) външен >(4268) Informatika- (17799) Iskusstvo- (1338) историята е (13644) Компютри- (11,121) Kosmetika- (55) Kulinariya- (373) културата е (8427) Lingvistika- (374) Literatura- (1642) маркетинг-(23702) математиците на (16968) Механична инженерно (1700) медицина-(12668) Management- (24684) Mehanika- (15423) Naukovedenie- (506) образователна (11852) truda- сигурност (3308) Pedagogika- (5571) Poligrafiya- (1312) Politika- (7869) Лево- (5454) Priborostroenie- (1369) Programmirovanie- (2801) производствено (97 182 ) индустрия- (8706) Psihologiya- (18388) Religiya- (3217) Svyaz (10668) Agriculture- (299) Sotsiologiya- (6455) на (42831) спортист строително (4793) Torgovlya- (5050) транспорт ( 2929) Turizm- (1568) физик (3942) Filosofiya- (17015) Finansy- (26596) химия (22929) Ekologiya- (12095) Ekonomika- (9961) Electronics- (8441) Elektrotehnika- (4623) Мощност инженерно ( 12629) Yurisprudentsiya- (1492) ядрена technics- (1748)

Charge мобилност носител




Проводимостта на полупроводника

Както е известно, Sp. електропроводимостта се определя от концентрацията и подвижността на носители на заряд:

Χ = QN μ

Когато Q - такса превозвач в. п - броят на превозвачите в м 3;

μ - мобилност в м 2 / V ∙ ите.

Изразът за електропроводимостта на присъщата на полупроводници е, както следва:

Χ = Χ 0 е -? Е 0/2 KT,

където Χ 0 - Конст. Наклонът на линията намираме на ширината на забранената зона.

Ако атомите онечистване и основния решетка на носители за доставка на полупроводници, общата електропроводимостта на полупроводникови примеси се състои от сумата на отделните проводимост, Вътрешен и външен:

Χ = Χ 0 д -? 0sob E / 2 КТ + X 01 д - 0pr E / 2 КТ?

От? Е? Е 0sob >> 0pr, при ниски температури проводимостта на примес преобладава над частния.

Мобилността на носители на заряд.

Carrier мобилност е един от най-важните параметри на полупроводника. Тя определя размера на електропроводимостта, полупроводникови свойства, като инертност, честотни характеристики, и др. Движението на електрони и дупки под действието на напрежение може да се характеризира с неговата скорост за дадено електрическо поле Е в полупроводника. Процентът на електрони и дупки се преместват от електрическото поле, се характеризира с тяхната мобилност, която се определя като средната скорост носител транспорт в силата на електрическото поле на устройството.

Мобилността на дупки е много по-малък електронен мобилност. Причината за тази разлика, - механизъм за преместване на свободни електрони и дупки.

Ако електрон скорост V д о г или дупките на приписвани на стойността на E, получените стойности ще характеризират имота на електрона .или дупки се движат в полупроводника. Тези стойности се наричат мобилността на носители на заряд. Те са отбелязани с χ гръцката буква (капа) с "д" индекс или "е", което показва, х ", към която принадлежат такса носител.

По този начин, мобилността на електрона ще бъде изразено чрез: х = о д д / д, както и мобилността на дупки: г х = о г / E.

;

Мобилността е право пропорционална на т СН или средната свободна пътека л КН. л CH на дължина, по-голям е по-малко дефекти се състои от полупроводников материал. По отношение на практическото използване на полупроводници е много важно за температурната зависимост на мобилността. И двете параметрите на полупроводниковата структура, т.е. ефективната маса m * N и време за релаксация т гл зависят от температурата стойности. Въпреки това, разпространението на тази зависимост се проявява за времето за релаксация, която в реални полупроводници определя от общия вероятността за разсейване на носители на заряд в цялата дефектите на кристалната решетка. Както казахме по-рано, може да се появи на разсейването на носители на заряд:



  • от топлинните трептения на решетката;
  • неутрални и йонизирани примесни атоми;
  • при изкълчвания;
  • На повърхността членки;
  • празни възли, и т.н.

При достатъчно високи температури (T³150 0 K) и относително ниски концентрации на примесите атоми доминиращ механизъм разсейване е разсейване от термични решетъчни вибрации.

При ниски температури (Т £ K 50 0) в атомните (атомни) проводници, които включват, по-специално, Ge и Si, главната роля се играе от разсейване на акустични вибрации. В този случай средният свободен пробег на електроните е независима от тяхната енергия и намалява с повишаване на температурата е пропорционална на 1 / T. Това се дължи на увеличаване на амплитудата на флуктуация, т.е. с увеличаване на вероятността на процеса на разпръскване.

При по-ниски температури за полупроводници с ниско и средно-допинг преобладаващ механизъм на разсейване е разсейване от примесни атоми и други дефекти в кристалната решетка на полупроводници. Тези разсейване механизми са най-добре характеризират за полупроводникови висок обсег достатъчно високи температури. Ако разсейване се извършва главно от заредени центрове - донори или акцептори атоми, и по-конкретно, йони в полупроводници не са изродени, увеличава времето за релаксация, пропорционално на тъй като с енергия на електроните увеличава вероятността за тяхното разсейване от тези центрове намалява. В разсейване на неутрален време дефекти релаксация е независимо от температурата. Обикновено, при много ниски температури, при която примеси атоми не са напълно йонизирани, доминиращ механизъм разсейване е разсейване от неутралните примеси или акустични вибрации на кристалната решетка. С увеличаване на концентрацията на йонизирани примеси тя се превръща в доминираща роля, и мобилността С повишаване на температурата, основният механизъм разсейване в относително леко легирани полупроводници са първо високоговорител, и след това оптичните вибрации. В този случай, температурната зависимост на мобилността около следното ,

Като цяло, на температурната зависимост на мобилността е доста сложна, и само относително тесни граници тя може да се сближи с обикновено експоненциална функция на формата

където п - цяло число или фракционна номер в зависимост от вида на полупроводникови материали и механизъм доминиращата разсейване.

Специалният характер на температурната зависимост на подвижността се наблюдава в така наречените компенсирани полупроводникови материали, които едновременно съдържат двата донори и акцептори атоми. Концентрацията на заредени центрове в тези материали не се намалява до нула, дори когато T®0 0 К, и е равна на два пъти концентрацията на малки примеси. Например, когато п р> N на T®0 0 и К се съдържа в материала N отрицателно зареден акцепторни атома Nd и положително заредени донорни атоми. В тези материали, разсейването от йонизирани примесни атоми може да надделее надолу до най-ниските температури, а главната роля започва да играе на механизма на електрическата проводимост през нивата на групата на примес.

Ако полупроводникови материал, използван е в близост до идеален, в нормална работна температура разсейването на превозвачи, се дължи основно на термични вибрации. Mobility м в този температурен диапазон може да се изчисли, като се приеме валидността на закона на адитивност и независимостта на всяка една от двете основни механизми разсейване, т.е. получената стойност на m, се определя от правилото Matthiessen

където m R - мобилност по отношение на разсейване от топлинните трептения на кристалната решетка;
м I - мобилност по отношение на разпръскването от йонизирани примесни атоми.

χ Mobility носители на заряд показва кой път минава на втори вътре електрона на полупроводници или дупка с интензитет на електрическото поле, равно на една (E = 1 / см}. Стойността на електрони и дупки мобилност се изразява в см 2 / ∙ в CEK.

Ако ние означаваме броя на електроните на кубичен сантиметър на полупроводникови писмо п д, една дупка-от р г, γ е проводимостта на полупроводници

γ = е (п д χ "+ р г г х)

където е е зарядът на електрона и една дупка и следователно равна на 19 10 1,6- (висулка).

В случая на самостоятелно проводимост на полупроводника е израз става по-лесно, като в този случай, броят на свободни електрони е равен на броя на отворите, т. Е. п = р е г.

При шофиране под въздействието на електрическо поле, електроните и дупките се срещат различни видове препятствия, така че да се загуби част от енергията и разпръсне, т.е.. Direction се отклони от пътя си. Такива явления .poluchili име на носител разсейване. Разсейване създаден, по-специално примеси. Най-чисто полупроводниковата материал, по-висока мобилност на електроните и дупките. Повишаване на температурата води до намаляване на мобилността, тъй като това усилва топлинна движение на атомите на полупроводници и сблъсъка на електрони с атома чести. Въпреки това, с повишаване на температурата на проводимостта на полупроводника продължава да се увеличава, тъй като броят на носители на заряд се увеличава, т.е.. Д. Увеличава електрони и дупки концентрации. В чистите полупроводници, без примеси, самостоятелна проводимост при ниски температури (стая) ниско. Поради това, в повечето полупроводникови материали технически желаната стойност само чрез включване на някои примеси могат да бъдат получени проводимост.

В допълнение към мобилността, носители на електрически заряди, и се характеризират с други функции, от които най-важното - т носител живот (тау), а средният свободен път дължина L. Lifetime-цял живот електрон или дупка в свободно състояние, и електрона означава свободен път е разстоянието, на което електронът се движи без сблъсък с атоми или със собствените си положителни йонизирани примесни атоми - дупки. Следваща str.45,46,48

Топлопроводимостта на полупроводници.

Полупроводникови материали са много чувствителни към повишаване на температурата. Това свойство на някои полупроводници, използвани за създаване на ИТР, които могат да се използват за промяна на температурата или температурата на стабилизирането в най-различни настройки. Такива полупроводници могат да се използват за производството на тези термодвойки или Термогенератор, съединяващи топлинна енергия в електрическа енергия. Всъщност, ако един край на полупроводникови топлината на N-тип-силен от друга страна, това ще доведе до движение на електрони от горещата зона на полупроводника (когато тяхната концентрация и енергия по-горе) към студената част. По този начин, в студена зона създава преобладаване на отрицателни електрически заряди, и че е заредена отрицателно и горещата точка, напротив, положително заредена. Това ще бъде потенциална разлика в краищата на полупроводника - топлоелектрическа. В полупроводници, р-тип проводимост на гореща част на отрицателно заредени, и студа - положително. Тези ефекти се изостря, когато избрано съответно две различни полупроводници, са в контакт един с друг. Ако създадете различни полупроводници като затворена верига и тече електрически ток през него от външен източник, съединителни част на полупроводници е или се нагрява или охлажда, в зависимост от естеството на полупроводници и посоката на електрически ток. Това явление се използва за производство на полупроводникови охладители, термистори и други технически устройства. От особено значение е топлопроводимост на полупроводници в производството на Термогенератор P / N-те. Жофе установено, че ефективността нагревателя е по-висока, толкова по-ниска топлопроводимост и повече termoe фактор, X, и ритми. проводимост на полупроводници. В полупроводници, пренос на топлина се осъществява чрез три механизма: еластични вибрации, движение на свободни електрони и електромагнитни лъчения - фотони. Общият електропроводимостта се състои от 3 компонента: λ = λ + λ декември д + λ рН

Ако се измери тока в един полупроводник при различни напрежения, ще забележите, че пряката връзка между тока и напрежението не е тук. Текущ с увеличаване на напрежението се увеличава в полупроводниковата много по-бързо напрежение.

Това е добре илюстрирано от характеристиката на ток-напрежение е показано на фиг. 16.9. Ако промяната на напрежението е обратна (-U), промяна на посоката на ток в полупроводника се извършва според същия закон, но в обратна посока, полупроводника има симетричен ток-напрежение характеристика (фиг. 16.10).? Може изкуствено създаване на различна стойност електрическо съпротивление на полупроводникови в две направления, а именно, когато на настоящите потоци в една посока на полупроводника може да са по-малко съпротивление, докато тече


Фиг. 16.9. характеризира Сегашният напрежение

особеност на полупроводници.

????????

Фиг. 16.10. симетричен ток-напрежение характеристика на полупроводника на.

Аз, ma


Фиг. 16. 11. Асиметрична

ток-напрежение характеристика на полупроводника


ток в обратна посока - повече. След това в различни посоки с различна ток ще тече количества:

повече по посока на най-малкото съпротивление, и в посока menshiy- голямо съпротивление. В този случай, включете асиметричен ток-напрежение характеристика (ris.16.11.). В такъв полупроводникови разграничи бързо развиваща се постоянен ток I PR и обратен ток I мод, увеличението е много малка, дори и при много високо обратно напрежение. Последно посока на ток в проводник се нарича заключване.