Дырки концентрации

Переходу каждого электрона в зону проводимости соответствует возникновение одной дырки в валентной зоне, поэтому концентрации электронов и дырок равны п = р. Тогда К = п я концентрация электронов в зоне проводимости, т. е. концентрация носителей тока в полупроводнике, составит [c.189]

Химия люминофоров изучает твердофазные системы, один или несколько компонентов которых содержатся в малом количестве (10 — 1,0%). Особенность этого раздела химии твердого тела заключается в том, что в качестве компонентов системы рассматривают не только химические элементы или соединения, но также точечные дефекты кристаллической решетки (например, вакансии) и свободные носители тока (электроны и дырки). Концентрация дефектов и свободных носителей тока (особенно при высокой температуре, при которой происходит синтез люминофора) сравнима с содержанием примеси активатора в люминофоре. [c.29]

Существуют также ионные кристаллы, у которых электронная разупорядоченность не сопряжена с ионной. Типичный представитель таких кристаллов — СиО, дающий кристаллы стехиометрического состава без заметного избытка металла или кислорода. Электронная разупорядоченность СиО обусловлена тем, что электрон из электронной оболочки двухвалентного иона меди, находящегося в узле решетки, покидает свое место и двигается в решетке как свободный электрон. В месте отрыва электрона остается положительная дырка, т. е. соблюдается равенство концентраций электронов проводимости и дырок. Но в противоположность ионным дефектам, представляющим собой локализованные нарушения, электронные дефекты обладают энергетическими уровнями, размазанными по всему кристаллу. [c.173]

Чувствительную область детектора, т. е. область, в которой существует электрическое поле, можно увеличить, приложив к переходу обратное смещение. Если к и-области присоединить плюс источника напряжения, а к /7-области — минус , то свободные заряды перемещаются в направлении от перехода. В результате чувствительный объем детектора увеличивается (рис. 6.2.7), а емкость перехода уменьшается. Темновой ток в этом случае обусловлен неосновными носителями заряда (электронами и дырками). Концентрация неосновных носителей может быть на несколько порядков меньше концентрации собственных носителей. Поэтому ток, обусловленный тепловой генерацией носителей в области р—и-перехода, оказывается на несколько порядков меньше тока той же природы в собственном полупроводнике. Почти полное отсутствие свободных носителей в обедненной области означает, что удельное сопротивление полупроводника в ней гораздо больше удельного сопротивления материала вне перехода. Ширину чувствительной области можно увеличить не только за счет приложенного обратного смещения, но и вводя между р- и и-областями полупроводник с собственной проводимостью. В этом случае образуется так называемая р—/— и-структура. [c.86]

Если положительные дырки локализованы у катионных единичных вакансий, что вполне вероятно, подвижность катионных и анионных радикалов мала, т. е. затруднен их выход на поверхность. Однако при возбуждении локализованного электрона и положительной дырки может возникнуть связанная легко подвижная электронно-дырочная пара—экситон 121. Если вероятность возбуждения электрона значительно больше вероятности возбуждения положительной дырки, концентрация экситонов должна определяться концентрацией возбужденных положительных дырок [c.60]

Миграция атомных дефектов, переориентация ассоциатов Свободные электроны, дырки Концентрация электронов или дырок энергетические уровни доноров или акцепторов [c.166]

Полупроводники р-типа характеризуются недостатком металла (например, NiO), вследствие чего возникают положительные дырки, обладающие высокой подвижностью. Соответственно имеется и эквивалентная концентрация отрицательных ионных дефектов — диссоциированных акцепторов, несущих избыточный заряд. [c.173]

Плавление кинетическая теория описывает следующим образом. В кристаллической решетке твердого тела всегда существуют в небольшом количестве вакансии (дырки), медленно блуждающие по кристаллу. Чем ближе температура к температуре плавления, тем выше концентрация дырок , тем быстрее они перемещаются по образцу. В точке плавления процесс образования дырок приобретает лавинообразный кооперативный характер, система частиц становится динамичной, исчезает дальний порядок, появляется текучесть. Решающую роль в плавлении играет образование свободного объема в жидкости, который и делает систему текучей. Важнейшее отличие жидкости от твердого кристаллического тела заключается в том, что в жидкости существует свободный объем, значительная часть которого имеет вид флуктуаций ( дырок ), блуждание которых по жидкости и придает ей такое характерное для нее качество, как текучесть. Число таких ды- [c.116]

Согласно первому механизму, атом может совершать блуждание лишь в том случае, если по соседству с ним окажется незанятый узел, так называемая вакансия (дырка). Очевидно, что создание вакансии, т. е. перевод атома из середины на поверхность тела с оставлением свободного узла, требует затраты некоторой энергии и . При температуре, приближающейся к абсолютному нулю, когда энергия тела имеет минимальное значение, число вакансий должно стремиться к нулю. Однако при любой температуре Г имеется некоторая равновесная концентрация вакансий, так как [c.267]

Дефектность кристаллической решетки алита. Внедрение примесных ионов в кристаллическую решетку минерала приводит к созданию локальных дефектов, изменяющих ее энергию. Твердые растворы трехкальциевого силиката обладают значительным количеством точечных дефектов, таких, как вакансии, свободные носители заряда (электроны и дырки), центры термолюминесценции, парамагнитные центры, полученные при облучении образцов. Для определения концентрации точечных дефектов в алите промышленных клинкеров необходимо либо выделить минерал из клинкера, либо учесть влияние дефектности строения остальных фаз, что в настоящее время чрезвычайно затруднительно. [c.235]

В 7 И 8 было показано, что в электропроводности твердых тел принимают участие только те валентные электроны, которые образуют ненасыщенные химические связи. Вспоминая оговорки, сделанные в 7, мы будем называть в дальнейщем эти электроны свободными. В случае, когда концентрация насыщенных химических связей значительно превосходит концентрацию ненасыщенных связей, считают, что перенос заряда по твердому телу осуществляется за счет перемещения дырок. Поскольку движение дырок противоположно движению валентных электронов (см. 8), то дырки являются носителями положительного заряда. [c.118]

При выполнении этого условия, т. е. в том случае, когда контактная разность потенциалов между полупроводником и металлом превосходит по величине 0,5—1 в, а по знаку соответствует обогащению полупроводника неосновными носителями, на поверхности последнего возникает так называемый инверсионный слой. Из сказанного понятно, что основные носители в объеме полупроводника и в инверсионном слое на поверхности имеют противоположный знак. Так, в разобранном выше примере основными носителями в объеме кристалла являются дырки, а основными носителями на поверхности — свободные электроны. Отсюда следует, что потенциальный барьер в слое пространственного заряда полупроводника соответствует образованию р—п перехода. Поскольку термодинамическая концентрация носителей заряда на контактной поверхности полупроводника близка к единице, то потенциальный барьер между этой поверхностью и металлом практически отсутствует. Поэтому в рассмотренном случае, так же как и в предыдущем, на границе раздела образуется потенциальный барьер простейшей формы. Вольт-амперная характеристика этого барьера совпадает с вольт-амперной характеристикой р—п перехода. Сказанное поясняется энергетической диаграммой, приведенной на рис. 50. Из диаграммы видно, что равновесная высота потенциального барьера, расположенного в слое пространственного заряда полупроводника, равна расстоянию между уровнем электрохимического потенциала и уровнем наиболее удаленной от него зоны (проводимости или валентной) в объеме полупроводника. [c.181]

Характерной особенностью полупроводников является их способность резко изменять свойства под влиянием очень малых концентраций примесей. Так, при введении очень небольшого числа атомов мышьяка в решетку германия в ней появляется на каждый атом мышьяка один избыточный электрон атом мышьяка имеет пять валентных электронов, атом германия — четыре эти четыре электрона используются на связи с четырьмя соседними, поэтому при замещении атома германия атомом мышьяка один электрон остается слабо связанным и относительно легко может перейти в зону проводимости. Таким образом введение мышьяка увеличивает электропроводность германия — в зоне проводимости оказывается больше электронов. Наоборот, при введении в решетку германия атома, имеющего всего три валентных электрона, например индия, эти примесные атомы не могут образовать четырех связей и около атома индия возникает дырка , электронная вакансия, на которую может быть вытянут электрон из зоны проводимости. Вполне возможно также, что тот или иной донор электронов помещается не в узле решетки, а в междоузлии, отдавая в зону проводимости свой электрон. Соответствующее поведение для акцептора электронов принципиально возможно, но практически почти никогда не наблюдается вследствие того, что более объемистые отрицательные ионы трудно ввести в междоузлия. [c.283]

Если рассматривать возможные изменения активности таких сплавов с точки зрения заполнения -зоны, то должны наблюдаться довольно простые закономерности. Металлы восьмой группы (Р1, Рс1, N1) содержат в -зоне в расчете на один атом - 0,6 дырки. По мере прибавления металла 16 группы эти дырки постепенно заполняются вследствие перехода в -зону внешнего -электрона металла. В результате количество дырок в -зоне должно линейно уменьшаться с увеличением процентного содержания Си, Ag, Ли. Также линейно должна изменяться каталитическая активность при некоторой критической концентрации металла 16 группы -зона полностью заполняется и в этой точке должно наблюдаться резкое изменение активности, увеличение энергии активации реакции и уменьшение магнитного момента насыщения до нуля. [c.153]

Расчеты на основе зонной теории для сплавов N1—Си показали, что заполнение -зоны никеля электронами меди должно заканчиваться при атомном содержании Си 37,5%. Действительно, если обозначить содержание никеля в сплаве через х и учесть, что на один атом никеля приходится 0,6 дырки в -зоне, то общее число дырок в -зоне будет равно 0,6 х. Содержание меди составит (100—дг), чему соответствует (100—х)Л 5-электронов. Решая равенство 0,6д = (100—х) -1, получаем критическую концентрацию меди, соответствующую полному заполнению -зоны никеля 37,5%. Таким образом, с точки зрения данной теории критическая концентрация металлов Си, Ag, Аи в сплавах должна составлять 37,5%. что противоречит практически полученной концентрации 60%. [c.153]

Очевидно, что дырки, как и электроны, являются носителями электрического заряда. Поэтому в зависимости от соотношения концентрации электронов и дырок кристаллы могут иметь электронную или. . . проводимость. [c.328]

С ростом концентрации электронов и дырок, способных участвовать в электрической проводимости, возрастает вероятность обратного процесса — рекомбинации носителей с одновременным исчезновением электрона и дырки. Вероятность этого процесса, а следовательно, и скорость его пропорциональны произведению концентраций носителей [ср. (VII.10) — (VII.11)] [c.316]

Введем несколько определений. Проводимость химически чистых полупроводников называется собственной проводимостью, а сами полупроводники — собственными полупроводниками. Как мы видели, для них п = р = п,-. Проводимость полупроводников, содержащих примесь, называется несобственной. Если в полупроводнике концентрация свободных электронов, создаваемая донорными примесями, преобладает над концентрацией дырок, т. е. п > р, то его называют электронным полупроводником, или полупроводником я-типа если р п (преимущество акцептора), то полупроводник будет р-типа. В полупроводнике л-типа свободные электроны называются основными носителями тока, а дырки — неосновными носителями в полупроводнике р-типа — наоборот. [c.245]

Уже при невысокой температуре эти электроны получают достаточное количество энергии (А д) — порядка сотых долей электрон-вольта для перехода в зону проводимости. Но это не оставит дырки в валентной зоне, зато у атома сурьмы появится единичный положительный заряд (неподвижный). А д можно назвать энергией активации донорной примеси. Увеличив концентрацию сурьмы [c.298]

На рис. 77 изображено постепенное изменение концентрации электронов и дырок в области перехода от электронной к дырочной части полупроводника (между плоскостями ММ и М М ). Такое равновесное распределение создается в силу присущей свободным электронам и дыркам способности диффундировать из мест с большей концентрацией в места с меньшей концентрацией, что требуется законами термодинамики. Перемещение основных носителей через переход обусловливает так на- [c.306]

Отдельные слои в монокристаллах графита принято представлять как двумерный металл с эффективной массой носителя тока, равной массе свободного эЛектрона. В перпендикулярном к слоям направлении - графит полупроводник. Поэтому ток в графите переносится как электронами, так и положительными дырками, а его проводимость определяется концентрацией носителей тока и их средним свободным пробегом. В самом общем виде электросопротивление можно рассчитывать по формуле р= АрП, где Ар — фактор, учитывающий влияние пористости, текстуры и температуры измерения / — средняя длина свободного пробега электронов. [c.88]

Катализаторы-полупроводники. Согласно электронной теории Г. к., каталитич. активность полупроводников связа на с объемной концентрацией носителей тока (электронов и дырок). Адсорбция частицы на пов-сти полупроводника приводит к образованию дополнит, (примесного) энергетич. уровня в запрещенной зоне. Переход электрона или дырки на этот уровень изменяет их объемную концентрацию и св-ва пов-сти (напр., работу выхода электрона), на к-рой возникают заряженные центры, участвующие в каталитич. превращении. Можно представить, напр., что дегидрирование изопропилового спирта происходит по механизму [c.539]

Потенциальный барьер на поверхности германиевого анода п-типа пробивается при подаче на него высокого обратного напряжения. Тарнер обнаружил, что такой пробой, сопровождаемый резким возрастанием анодного тока (рис. 16), возникает на германии в 0,1 н. Нг804 при потенциале 9 в. Этот потенциал не является фиксированной величиной, а зависит от удельного сопротивления материала электрода. При пробое в результате действия сильного электрического поля в зоне пространственного заряда происходит лавинообразная генерация пар электрон—дырка. Концентрация дырок у поверхности резко возрастает, и анодный ток перестает лимитироваться скоростью диффузии дырок из глубины полупроводника к его поверхности. [c.37]

Если в собственно полупроводник ввести акцепторную примесь, например в германий ввести атом галлия, у которого лищь три валентных электрона, то к нему от германия перейдет один из электронов, и в валентной зоне появится дырка. Условием такого перехода является близость энергетического уровня примеси, располагающегося в запрещенной для германия зоне, к верхнему уровню валентной зоны германия. Концентрация дырок в этом случае становится преобладающей, и собственно полупроводник превращается в примесный полупроводиик р-тла, или в р-полупроводник. Для полупроводников с примесной проводимостью пфрфп[ и вместо (5.46) следует писать [c.139]

Такой переход от иона к радикалу хорошо известен для электродных процессов, и он был предсказан электронной теорией катализа на полупроводниках [2]. Относительные концентрации ионных и нейтральных адсорбированных частиц являются функцией положения уровня Ферми в твердом теле. В частности, для СГ2О3 (разд. П. 2.А) это можно представить как попадание дырки на центр Сг " , связывающий радикал К-, и переход этой дырки к лиганду. Образованный при этом ион перескакивает на соседний анион 0 на поверхности. [c.60]

Известно, что бор ча Стично растворяется в решетке, о.бразуя раствор замещения, а частично локализуется на границах кристаллитов, находясь как в атомарном состояиии, так и в виде вкраплений фазы карбида бора. Каждый атом замещеиия создает в валентной зоие одну дырку, тем самым изменяя концентрацию носителей заряда. Однавременно р.аств.орен1ие бора в решетке должно вызвать дополнительное рассеяние и соответственно уменьшение эффективной длины свободного пробега носителей заряда. В отличие от этого бор, находящийся на границах кристаллитов, не изменяет концентрацию носителей заряда и, очевидно, не влияет на их рассеяние (это предположение справедливо до тех пор, пока [1], существованием другой фазы можно пренебречь). [c.163]

Таким образом, произведение концентраций свободных электронов и дырок (СэСд С ) является для данной температуры и данного материала величиной постоянной, В том случае, когда все свободные электроны и дырки образуются за счет возбуждения собственных атомов, их концентрации совпадают и равны квадратному корню из значений величины С [c.80]

Дефекты по Френкелю состоят в наличии вакансий и междоузель-ных ионов в эквивалентных соотношениях. Механизм образования дефекта по Френкелю заключается в том, что ионы, испытывающие время от времени большие смещения под влиянием тепловых флуктуаций, покидают свои нормальные положения в узлах и переходят в междоузлие, результатом чего является возникновение вакансии ( дырки ) в решетке (рис. 49, а). Междоузельный ион движется в кристалле, переходя из одного междоузельного положения в другое ва- -кансии также подвижны. При встрече междоузельные ионы и вакансии рекомбинируют друг с другом. Между процессом образования вакансий и процессом рекомбинации устанавливается динамическое равновесие. Равновесная концентрация вакансий и междоузельных ионов в кристалле зависит от температуры (по условию электронейтральности системы концентрации вакансий и междоузельных ионов при любой температуре одинаковы). Как правило, дефекты по Френкелю об- [c.333]

Электронная теория катализа на полупроводниках, основанная на зонной теории твердого тела, рассматривает в основном коллективные взаимодействия. Каталитическая реакция трактуется как результат взаимодействия реагирующих веществ с электронами и дырками полупроводника, концентрация которых определяет наблюдаемую скорость процесса и зависит от коллективных свойств кристалла. Все химические свойства реагирующего вещества при этом сводятся к потенциалу ионизации или сродству к электрону, а химические особенности катализатора — к положению уровня Ферми. Применительно к такому сложному химическому явлению, как катализ, такой подход односторонен и наряду с коллективными необходимо учитывать локальные взаимодействия. [c.168]

Если вводить в кристаллическую решетку германия (кремния) атом галлия или другого элемента 11IA подгруппы, то у атома замещающей примеси не хватит одного электрона для осуществления четырех нормальных связей с соседними атомами германия. Одна из связей будет незаполненной (одноэлектронной), но атом галлия и смежный с ним атом германия будут электронейтральными. Однако при небольшом возбуждении электрон из какой-либо нормальной соседней связи между атомами германия может перейти в место незаполненной связи. Тогда у атома галлия появится отрицательный заряд, а где-то вблизи возникнет дырка (рис. 74). Таким легированием германия (кремния) элементами IIIA подгруппы можно повышать концентрацию дырок, которые станут основными носителями подвижных зарядов, а электроны — неосновными. Так как энергия возникновения дырки вблизи акцепторной примеси Д а тоже порядка сотых долей электрон-вольта, то появление галлия в решетке германия как примеси замещения, по-видимому, приводит к появлению локального уровня Ец вблизи верхнего края валентной зоны (рис. 74,6). Уже при невысокой температуре электроны из валентной зоны переходят на этот акцепторный уровень оставляя дырку в валентной зоне. Полупроводники с избытком дырок (с акцепторными примесями) называются дырочными или р-типа полупроводниками (от лат. positive — положительный). [c.240]

Центры захвата, т. е. примеси с пренебрежимо малым сечением захвата носителей какого-нибудь одного типа, используются практически в каждом устройстве на основе явления фотопроводимости с целью увеличения сигнала в ущерб быстродействию этого прибора. Как правило, применяются ловушки, захватывающие дырки, причем их тип и концентрация зависят от требуемой предельной частоты фотоответа. [c.428]

В германии, тем самым увеличим концентрацию свободных электронов и положительных ионов сурьмы, не увеличив концентрацию дырок. Наоборот, по (IX.8) концентрация дырок должна уменьшаться во столько раз, во сколько увеличивается концентрация электронов п. В этом случае электроны станут основными носителями заряда, а дырки — неосновными. Такие полупроводники по преимуществу с электронной проводимостью называются полупроводниками и-типа (от лат. negative — отрицательный). [c.298]

ЛИЯ появится отрицательный заряд, а где-то вблизи возникнет дырка (рис. 74). Таким легированием германия (кремния) элементами ША-подгрунны можно повышать концентрацию дырок, которые станут основными носителями подвижных зарядов, а электроны — неосновными. Так как энергия возникновения дырки вблизи акцепторной примеси АЕц тоже порядка сотых долей электрон-вольта, то появление галлия в решетке германия как [c.299]

Электроны проводимости н дырки-два типа своб. носителей заряда в П. В идеальных кристаллах их концентрации равны, т. к. превращение одного из валентных электронов в электрон проводимости неизбежно вызьшает появление дырки. Электропроводность П. а, обусловленная электронами атомов данного в-ва (т. наз. собственная проводимость), определяется помимо концентрации носителей п их подвижностью ц-отношением скорости направленного движения, вьгзвашюго электрич. полем (дрейфовой скоростью) 1 др, к напряженности поля Е [c.56]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология