Проводимость полупроводников, механизм

Рис. 4.17. Схема, характеризующая механизм собственной проводимости полупроводника

В механизме проводимости полупроводников важную роль играют примеси, даже при очень малом их содержании. В зависимости от химической природы атомов примесей, их валентности и характера размещения в кристалле, в полупроводнике может возникнуть избыток свободных электронов или дырок и в соответствии с этим будет преобладать электронная или дырочная проводимость. Добавляя к кристаллу примесные атомы элементов пятой группы периодической системы (мышьяк, сурьму, фосфор), можно получить полупроводник с преобладающей электронной проводимостью. Рассмотрим, например, кристалл германия, в котором один из атомов замещен атомом фосфора. [c.95]

В механизме проводимости полупроводников важную роль играют примеси к основному веществу, даже при очень малом их содержании. Если химическая природа примесей и их размещение в кристалле таковы, что в результате теплового движения от ИХ атомов могут отщепляться некоторые валентные электроны [c.146]

С точки зрения зонной теории полупроводниковые вещества должны обладать дальним порядком. Вторым необходимым условием служит отсутствие перекрывания валентной зоны и зоны проводимости. Третье условие состоит в том, что валентная зона должна быть полностью занята электронами. Механизм проводимости полупроводника согласно зонной модели представлен на рис. 130. При абсолютном нуле зона проводимости пуста, все уровни валентной зоны заполнены и под действием внешнего электрического поля электрическая проводимость не возникает. Нагревание кристалла возбуждает часть электронов, которые приобретают энергию, превышающую ширину запрещенной зоны. Эти электроны попадают в зону проводимости, а в валентной зоне освобождается [c.312]

В кратком курсе нет необходимости более детально рассматривать эти соотношения. Однако следует характеризовать специфические особенности механизма электронной проводимости в полупроводниках, существенно отличного от механизма проводимости металлов. Металлы н полупроводники не только количественно сильно различаются по проводимости. Хот-я в обоих случаях ток переносится движением электронов, но в металлах это электроны электронного газа, не связанные с определенными атомами кристаллической решетки, а в полупроводниках — это электроны, вырываемые из атомов или молекул, составляющих кристаллическую решетку. Концентрация электронов, способных передавать ток в металлах, в тысячи и миллионы раз больше, чем в полупроводниках. В металлах понижение температуры, ослабляя колебания атомов, составляющих решетку, повышает проводимость и при достаточном понижении температуры (вблизи абсолютного нуля) у некоторых металлов она сильно возрастает. В полупроводниках же понижение температуры обычно уменьшает число Электронов проводимости, а следовательно, и электронную проводимость, и при достаточно низкой температуре последняя становится очень малой. [c.146]

Механизм проводимости полупроводников определяется изменением связей между отдельными атомами в кристаллах под действием возбуждения термического, оптического или возмущающих электрических полей. [c.427]

Механизм проводимости полупроводников определяется изменением связей между отдельными атомами в кристаллах под действием возбуждения термического, или в результате поглощения квантов лучистой энергии, или под действием возмущающих электрических полей. [c.442]

Если к полупроводнику приложить невысокую разность потенциалов, то это вызовет движение электронов в зоне проводимости (дырочная проводимость п-типа) и одновременное перемещение дырок (дырочная проводимость р-типа). Движение дырки происходит по следующему механизму электрон, находящийся рядом с дыркой, занимает ее положение, при этом на его месте снова возникает положительно заряженная дырка. Соседний электрон осуществляет подобный переход и т. д. Таким образом, в валентной зоне дырки будут перемещаться в сторону отрицательного электрода, а в зоне проводимости электроны будут двигаться в сторону положительного электрода (рис. 4.17). Проводимость такого типа называется собственной. [c.185]

Все без исключения аллотропные модификации структуры А4, отвечающей стабильным формам, являются полупроводниками, их удельная электропроводность с повышением температуры возрастает. С позиций теории валентных связей этому явлению можно дать следующее объяснение. Считается, что как кремний, так и германий образуют ковалентные связи в 5р -гибридизованном состоянии, причем энергия связи 81—81 и Ое—Ое составляет соответственно 221,5 и 167,2 кДж-моль , т. е. они весьма невелики в сравнении с энергией связи С—С в решетке алмаза (346,9 кДж-моль- ). Следовательно, при повышении температуры связи могут легко рваться, и появившиеся свободные электроны перемещаются внутри кристалла, обеспечивая электрическую проводимость. Полупроводники с таким механизмом проводимости называются собственными полупроводниками, а проводимость такого типа — собственной проводимостью. В случае если в кристалле в виде примесей содержатся атомы мышьяка Аз, сурьмы 8Ь или других элементов подгруппы УБ, замещающих 81 и Ое в узлах кристаллической решетки, возникают избыточные электроны, которые, перемещаясь внутри кристалла, вызывают электрическую проводимость электронная примесная проводимость полупроводники п-типа). В случае если примесями являются трехвалентные атомы элементов подгруппы П1Б—В, Оа и др., то в решетке [c.103]

Механизм электропроводности в ионных кристаллах был предметом многократных изобретательных теоретических исследований. Механизм чисто ионной проводимости выяснили главным образом Френкель и Шоттки, а проводимость полупроводников объяснил Вагнер. [c.39]

Механизм проводимости в полупроводниках п- и р-типа, а также в истинных полупроводниках называют, как травило, механизмом Вагнера. Механизм проводимости в ионных проводниках называют механизмом Френкеля, а механизм электропроводности и диффузии в случае смешанной ионной проводимости называют механизмом Шоттки, Сюда же надо включить I5 амфотерные проводники, механизм проводимости которых в зависимости от внешних условий может быть одним из пяти перечисленных механизмов или, быть может, так называемым обратным механизмом по Шоттки (56) с катионами и анионами в междоузлиях решетки. [c.52]

По типу связи промежуточное положение между кристаллами с ионными и кристаллами с ковалентными связями занимают полупроводниковые кристаллы, отличающиеся от других механизмом проводимости. Носителями тока в полупроводниках являются как электроны, так и дырки . Соответственно полупроводники с электронной проводимостью называются полупроводниками п-типа, а с дырчатой проводимостью — полупроводниками р-типа. Имеются полупроводники как с П-, так и с р-проводимостью. Полупроводниковые кристаллы имеют большое значение в современном научном и техническом прогрессе. [c.44]

Селенид меди (I) также представляет собой полупроводник, механизм проводимости которого объясняется отступлением от стехиометрического состава. Получают его таким же способом, что и селенид серебра. СиаЗе—черное вещество, плавящееся конгруэнтно выше 1100°С. Это вещество является фазой переменного состава с избытком атомов селена против стехиометрии. Поэтому оно имеет дырочную проводимость. Методом кулонометрического титрования установлена область гомогенности фазы СигЗе на диаграмме состояния (Си 5е от 1,9975 до 1,8651). [c.205]

Обсуждаются различные теории механизма сенсибилизации внутреннего фотоэффекта в полупроводниках адсорбированными красителями. Приводимые собственные экспериментальные данные подтверждают, что энергия возбуждения передается от молекулы красителя электронам на поверхностных ловушках полупроводника, а не электрон отдается возбужденной молекулой красителя зоне проводимости полупроводника. [c.239]

Для выяснения вопроса о механизме радиационной ползучести полимеров предлагается использовать аналогию между релаксационными процессами течения при облучении и процессами фото- и радиационной проводимости [37]. Характерно, что для процессов фото- и радиационной проводимости полупроводников и диэлектриков (в частности, полимеров) время релаксации проводимости при подаче и снятии облучения различные как правило, время спада проводимости значительно больше времени роста. [c.298]

О механизме проводимости (электронном или дырочном ) можно судить по направлению термоэлектродвижущей силы. Изменения химического состава полупроводников не только сказываются на величине проводимости, но могут менять и механизм проводимости. [c.207]

S2. Приведите примеры полупроводников с дырочной проводимостью, обусловленной наличием дефектов в кристалле. Объясните механизм влияния примесей на электрическую проводимость. [c.381]

Ширина запрещенной зоны у полупроводников в большой степени зависит от температуры (что и является главной основой принадлежности того или иного простого вещества к классу полупроводников). Так, при температурах, близких к абсолютному нулю, ширина запрещенной зоны стремится к бесконечности. В этих условиях все электроны (в том числе и валентные) находятся на самом низком энергетическом уровне, зона проводимости пуста полупроводник приобретает свойства совершенного диэлектрика. Прн повышении температуры полупроводника (или при воздействии других возбуждающих факторов) валентные электроны, преодолевая запрещенную зону, в большей или меньшей степени заполняют зону проводимости . Таким путем создается электронный механизм переноса тока, [c.455]

Однако собственные полупроводники способны проявлять и иной механизм электрической проводимости. [c.456]

В примесных полупроводниках путем соответствующего подбора легирующих добавок можно искусственно создать электронный илн дырочный механизм проводимости. В соответствии с этим добавки [c.456]

Среди проводников электрического тока различают проводники 1-го и 2-го рода по механизму прохождения тока. В проводниках 1-го рода (металлы, сплавы, некоторые интерметаллические соединения) прохождение тока обусловливается перемещением электронов и не связано с переносом частиц самого вещества. Хорошая электронная проводимость этих тел — следствие металлической связи в них (о металлической связи см. гл. IV и IX). Проводники 2-го рода — соли, некоторые оксиды и гидроксиды — неэлектропроводны в твердом состоянии, но проводят ток в расплавленном виде. Носителями зарядов в них являются ионы, которые в расплаве приобретают подвижность. Прохождение тока через расплавы таких веществ сопровождается их разложением (электролиз). Этот механизм проводимости характерен для соединений с ионной связью. Известны неметаллические вещества с электронной проводимостью, возбуждаемой нагреванием, освещением и другими энергетическими воздействиями. Это полупроводники. В подавляющем большинстве они состоят из атомов с ковалентной связью между ними. Вещества, не являющиеся проводниками ни в одном из агрегатных состояний, имеют молекулярное строение. Это преимущественно соединения неметаллических элементов друг с другом. Между атомами в них действуют ковалентные связи, а межмолекулярное взаимодействие обусловлено силами Ван-дер-Ваальса (см. 13). Среди прочих типов связей наиболее распространены водородная и донорно-акцепторная, которая может рассматриваться как разновидность ковалентной связи. [c.86]

ПОЛЯ (вправо). Кроме того, на место образовавшейся дырки (+) перейдет электрон из какого-либо места соседней связи левее дырки. Таким образом, образуется новая дырка вместо прежней. Следовательно, дырка перемещается по направлению поля (влево) при скачках электронов в валентной зоне, совершающихся слева направо, как показано на рис. 72,а (стрелками). Перенос заряда электронами валентной зоны называют дырочным. Таким образом, в собственных полупроводниках бывает двоякий механизм проводимости электронный и дырочный. Удельная электропроводность полупроводника в общем случае выражается уравнением [c.237]

В последнее время полупроводники стали важнейшими материалами новой техники. Но определению А. М. Иоффе, полупроводники — это неметаллические проводники с электронным механизмом тока. Сходство их с металлами и состоит в одинаковом электронном механизме проводимости. Длительное прохождение электрического тока через металлы и полупроводники не изменяет их физические и химические свойства. Большой интерес к полупроводникам вызван тем, что по значениям электрической проводимости они занимают промежуточное положение между металлами и диэлектриками. [c.264]

Спектры ЭПР позволяют решить многие важные вопросы физики, химии и биологии. В частности, можно определить строение парамагнитных центров, их концентрацию, характер взаимодействия друг с другом и другими определяющими частИцами ЭПР можно применять для изучения вещества в любом агрегатном состоянии. Эти качества делают ЭПР уникальным методом исследования кинетики и механизма химических реакций, протекающих с участием парамагнитных частиц. В ионных кристаллах можно определить структуру энергетических уровней магнитных центров, тонкие детали строения кристаллической решетки и параметры, характеризующие кинетику намагничивания исследовать дефекты кристаллических решеток получить данные о свойствах электронов проводимости в металлах и полупроводниках и пр. [8, 9]. [c.377]

Высокомолекулярные электропроводящие материалы подразде -ляются на так называемые высокомолекулярные полупроводники, механизм проводимости которых основан на тг-электронах, и дисперсные электропроводящие материалы, обладающие контактной провО димостью за счет введения в высокомолекулярное соединение элек тропроводящих наполнителей типа угольного или металлического порошка, [c.227]

У некоторых полупроводников с узкой зоной проводимости возможно сохранение индивидуальности атомов и механизма проводимости за счет присутствия в эквивалентных позициях кристаллической решетки идентичного металла в разных валентных состояниях с переходом электронов между ними. Для неупорядочных широкозонных полупроводников этот тип проводимости, именуемый прыжковой , подробно рассмотрен Моттом. Для таких типов полупроводников механизм катализа, видимо, протекает через образование поверхностных координационных соединений (см. раздел 1.6). При высоких скоростях химического взаимодействия поверхности катализатора с субстратом и больших скоростях [c.33]

Таким образохМ, на основании приведенных соображений и описанных опытов нет пока достаточных оснований для безоговорочного принятия предположения о механизме сенсибилизации путем отрыва электрона от возбужденной адсорбированной молекулы красителя с переносом его в зону проводимости полупроводника. Однако возможен механизм сенсибилизации дырочного фотополупроводпика, по которому возбужденный краситель принимает на себя электрон из валентной зоны, действуя как ловушка, освобождающая дырку в валентной зоне. Несущая избыточный электрон молекула сенсибилизатора со смещенными вверх в шкале энергии уровнями возвращает этот электрон в одну из ловушек полупроводника, из которой происходит в дальнейшем рекомбинация с дыркой (второй вариант Митчелла) [1]. [c.263]

Проведенные измерения позволяют впервые обоснованно построить схему взаимного расположения электронных энергетических уровней полупроводника и сенсибилизатора и достаточно строго рассмотреть механизм спектральной сенсибилизации (рис. 3). Из полученных данных следует, что возбужденный уровень красителя-сенсибилизатора расположен значительно ниже дна зоны проводимости полупроводника. Между тем в таких системах процесс спектральной сенсибилизации эффективно осуществляется, что противоречит гипотезе передачи электрона. Невозможна также и передача дырки от красителя к р-ТП, так как верх заполненной зоны полупроводника расположен ниже основного уровня красителя-сенсибилизатора. Отметим, что и для твердых слоев красителей I и П величина Хкр= 4-0 4.1 эв значительно больше, чем X для ZnO, AgBr и ТП. Таким образом, проведенные опыты полностью подтвердили и уточнили наши прежние представления [5—7] о механизме спектральной сенсибилизации путем передачи энергии, а не электрона от сенсибилизатора к полупроводнику. [c.270]

Нам уже известно [1], что атомы водорода при хемосорбцри сильно увеличивают электропроводность окиси цинка, в то время как радикалы NHj уменьшают ее. Следовательно, в первичном акте распада гидразина на окиси цинка образуются атомы водорода, которые й обусловливают рост проводимости. Возникает вопрос, не происходит ли увеличение электропроводности за счет влияния молекулярного водорода, который в ходе разложения гидразина накапливается в реакционном сосуде либо может образоваться непосредственно в первичном акте реакции (молекулярный механизм). Опыты показали, что впуск водорода в количестве, равном максимальному объему водорода после полного разложения гидразина, приводит к значительно меньшему увеличению проводимости полупроводника. [c.200]

В исследованных системах а и ф изменяются в области модифицирования в одном и том же направлении. Окислы ванадия и молибдена являются электронными полупроводниками, механизм проводимости которых пока еще не ясен. В последнее время а связывают с наличием в таких полупроводниках кислородных дефектов [409]. По теории контролируемой валентности [379] введение в электронный полупроводник катиона с валентностью ниже основного катиона решетки должно приводить к уменьшению электропроводности в случае образования твердого раствора замещения. Добавление к пятиокиси ванадия окиси кобальта (Со +), а к окиси молибдена окисей лития (Ы +) и кобальта приводит не к уменьшению электропроводности, а к ее увеличению, что, по-видимому, указывает на образование твердых растворов внедрения или даже микрогетерогенных систем, если считать, что для простых окислов можно применить зонную модель. Введение в У2О5 катиона с более высокой валентностью (Мо +) увеличивает проводимость. Для этого [c.275]

Некоторое представление о механизме переноса тока через полупроводники можно получить на основе зонной теории тверды, тел. Эта теория позволяет установить также различие в природе проводимости металлов, изоляторов и полупроводннков. [c.135]

Повышенная электрическая проводимость органических полупроводников объясняется высокой подвижностью я-электро-нов сопряженных двойных связей. Это обусловливает эстафетную электронно-дырочную проводимость при состоянии, когда электроны находятся в них на более высоких энергетических уровнях. В результате взаимодействия с поверхностью, ограничивающей объем, электрон мол<ет оторваться от молекулы л попасть на поверхность. При этом в молекуле возникает вакансия— дырка. Эффективная масса электронов и дырок много меньше массы молекулы, так что у соседней молекулы, которая не успевает заметно сместиться, один из электронов. может перескочить в образовавшуюся дырку. Одновременно мигрируют как положительные, так и отрицательные заряды. Электрическая проводимость по эстафетному механизму возникает за счет электронных донорно-акцеиторных взаимодействий между молекулами и на границе масляной фазы с поверхностью металла. В отличие от ионной или форетической проводимости при эстафетной электрической проводимости не происходит переноса вещества, а значит, последняя не долл<на зависеть от вязкости среды. [c.61]

При невысоких температурах доля электронов, переп1едших в возбужденные состояния, невелика. Поэтому у полупроводников с собственной проводимостью валентная зона почти заполнена (свободные состояния имеются лишь у верхнего края зоны), а зона проводимости почти свободна (заняты состояния у дна 301И11). Соответственно почти пустая зона проводимости у полупроводника /г-типа и почти заполненная валентная зона у полупроводника / -типа. Как мы уже отмечали, поведение электронов почти пустой зоны аналогично поведению свободных электронов с массой т [формула (УП1. 47) для кинетической энергии и формула (УИ1.45) для энер[ етической плотности состояний]. Состояние электронов почти заполненной валентной зоны может быть. описано путем рассмотрения движения свободных квазичастиц — дырок [формулы (УП1.48) и (УП1.49)]. Соответственно говорят об электронной проводимости, обусловленной электронами зоны проводимости, и дырочной проводимости, обусловленной движением электронов ( дырок ) валентной зоны. В случае полупроводников с собственной проводимостью осуществляются оба механизма проводимости — электронный и дырочный. В случае полупроводников п-типа имеет мес- [c.194]