 |
Акцепторные полупроводники
|
|
|
|
Понятия электроники и микроэлектроники
Электроника – это наука, изучающая взаимодействие электронов с электромагнитными полями и принципы создания электронных приборов.
Микроэлектроника – это раздел электроники, изучающий принципы создания электронных приборов с элементами размером порядка нескольких микрометров.
Энергетическая диаграмма вещества
Электронные уровни группируются в несколько энергетических зон, изображаемых на энергетической диаграмме:
Свободная зона – зона, где электроны отделены от атомов.
Запрещённая зона – зона, в которой электроны находиться не могут.
Заполненная зона – зона, где электроны находятся внутри атомов.
Зона проводимости – зона, где находятся электроны способные создавать ток.
Валентная зона – зона электронов, способных участвовать в связях между атомами.
Энергетическая диаграмма проводников, полупроводников и диэлектриков
Энергетическая диаграмма проводника, полупроводника и диэлектрика:
На энергетической диаграмме проводников нет запрещённой зоны. Электроны легко переходят из валентной зоны в зону проводимости. Поэтому проводники хорошо проводят ток.
В полупроводниках есть запрещённая зона. Для перехода электрона из валентной зоны в зону проводимости необходимо приложить определённую энергию в виде тепла, света или излучения. Поэтому ток в полупроводниках сильно зависит от этих факторов.
В диэлектриках запрещённая зона очень велика. Электроны почти не отрываются от атомов. Поэтому диэлектрики плохо проводят ток.
|
|
|
Классификация полупроводников
- собственные (i-типа) – почти не содержат примесей;
- примесные – делят на:
- донорные (электронные, n-типа) – содержат примеси с валентностью 5;
- акцепторные (дырочные, p-типа) – содержат примеси с валентностью 3.
Примеры полупроводников: кремний, германий, арсенид галлия, фосфид индия.
Примеры донорных примесей: фосфор, мышьяк, сурьма.
Примеры акцепторных примесей: бор, индий, галлий.
Вырожденные полупроводники – полупроводники с критически высокой концентрацией примесей.
Собственные полупроводники
Чем выше температура, тем сильнее колеблются атомы. Из-за этих колебаний валентный электрон может отделиться от атома, становясь электроном проводимости ni. На его месте образуется дырка pi.
Дырка – это незаполненная ковалентная связь.
Генерация – процесс разрыва ковалентной связи, в результате которого образуются тепловые электрон ni и дырка pi.
На место дырки может притянуться валентный электрон из соседней ковалентной связи. Таким образом, дырка может перемещаться по кристаллу.
Рекомбинация – процесс восстановления ковалентной связи, в результате которого тепловые электрон и дырка соединяются.
В собственном полупроводнике концентрации электронов и дырок равны.
Донорные полупроводники
Пример донорного полупроводника – кремний (Si) с примесью фосфора (P).
Фосфор пятивалентен, поэтому его пятый валентный электрон Nд легко отделяется от атома. На его месте дырки не образуется.
Кроме того, в примесных полупроводниках, как и в собственных, происходят генерация и рекомбинациия и образуются тепловые электроны и дырки ni и pi, но их значительно меньше, чем примесных электронов.
|
|
|
Основными носителями зарядов в донорных полупроводниках являются электроны, а неосновными – дырки.
Акцепторные полупроводники
Пример акцепторного полупроводника – кремний (Si) с примесью бора (B).
Бор трёхвалентен, поэтому на месте 4-й ковалентной связи образуется дырка Nа.
Основными носителями зарядов в акцепторных полупроводниках являются дырки, а неосновными – электроны.
|
|
|
