Заряд в полупроводнике

Эффект Холла показал также, что наряду с отрицательно заряженными носителями зарядов в полупроводниках заряд переносится положительными зарядами, имеющими массу электрона. В некоторых проводниках перенос осуществляется одними отрицательными зарядами, в других — одними положительными, а в третьих — и теми, и другими одновременно. Подвижность электронов обычно несколько больше подвижности дырок. [c.516]

Оценим толщину объемного слоя заряда в полупроводнике, приняв, что в этом слое полностью удаляются заряды проводимости. [c.520]

Носители заряда в полупроводниках и диэлектриках возникают за счет возбуждения связанных электронов. Отсюда следует, что их концентрация может резко изменяться под действием температуры, света, ядерных излучений, а также за счет введения примесных атомов, способствующих уменьшению энергии возбуждения. Так, при температурах, близких к абсолютному нулю, концентрация носителей в этих веществах практически равна нулю, а при высоких температурах становится близкой к концентрации носителей в металлах. Следовательно, повышение температуры способствует возбуждению связанных электронов и наоборот, понижение температуры вызывает связывание электронов, т. е. исчезновение носителей заряда. Процессы возбуждения (генерации) и исчезновения (рекомбинации) носителей заряда происходят не моментально, а с некоторой конечной скоростью, величина которой определяет целый ряд основных свойств полупроводников и является одной из важнейших характеристик материала. [c.11]

В общем случае температурная зависимость подвижности носителей заряда в полупроводниках определяется тремя механизмами рассеяния носителей рассеянием на тепловых колебаниях атомов решетки, на ионизованных примесях и на дефектах. [c.130]

Рис. 30. График зависимости подвижности носителей заряда в полупроводнике от температуры.

Время жизни носителей заряда. При рассмотрении процесса генерации — рекомбинации носители заряда в полупроводнике подразделяются обычно на равновесные и неравновесные. Физи- [c.145]

Вольт-амперная характеристика контакта полупроводник — электролит. При контакте полупроводника с электролитом (ввиду малой концентрации носителей заряда в полупроводнике) на границе раздела возникает потенциальный барьер сложной формы. В общем случае вольт-амперная характеристика такого контакта может быть весьма сложной и поэтому мы рассмотрим ее на одном частном, но важном для практики примере. [c.201]

Предположим, что между раствором и кристаллом полупроводника приложена внешняя разность потенциалов, полярность которой соответствует возникновению положительных зарядов в полупроводнике и отрицательных зарядов в растворе. Очевидно, что при такой полярности должен происходить преимущественный переход электронов из раствора в объем полупроводника. Выше мы видели, что для обеспечения большой плотности тока, [c.201]

Для кремния п-типа (рис. 73, а) положительное смещение на металлическом электроде приводит к возникновению тонкого обогащенного электронами (вплоть до вырождения) приповерхностного слоя в кремнии. Область пространственного заряда в полупроводнике очень узка, емкость МОП-конденсатора максимальна и практически не зависит от величины положительного потенциала (область I). В условиях обогащения, таким образом, [c.125]

Если кислород или другое электроотрицательное вещество химически адсорбируется на поверхности полупроводника л-типа, например на оксиде цинка, на германии и др., то атомы кислорода отбирают электроны от полупроводника и образуют на поверхности отрицательные ионы. Отрицательный заряд ионов кислорода может компенсироваться положительным пространственным зарядом в полупроводнике (в поверхностном барьере). Увеличение адсорбции повышает высоту барьера, из-за чего уменьшается скорость адсорбции и она ограничивается. Поглощение каждого атома кислорода уменьшает поверхностную проводимость полупроводника, так как в нем уменьшается число основных носителей заряда (число электронов). При значительной химической адсорбции кислорода на п-германии в объеме, примыкающем к поверхности, может даже возникнуть р-тип проводимости. Толщина слоя с обращенной проводимостью (инверсионный слой) достигает 1 мкм. [c.251]

Как мы видели выше, концентрация носителей заряда в полупроводнике представляет собой обычно чувствительную функцию температуры и чистоты материала, что резко отличает полупроводник от металла. Именно это обстоятельство заставляет исследователей сосредоточить внимание на подвижности и, а не на проводимости сг. Подвижность представляет собой во многих отношениях более фундаментальную характеристику, чем проводимость, величина которой может изменяться на много порядков от образца к образцу вместе с изменением концентрации носителей заряда. Конечно, если известна подвижность и, можно непосредственно найти и а [см. (368)]. [c.248]

Коэффициент поглощения 1см. уравнение (713)] для свободных носителей заряда в полупроводниках можно легко найти, воспользовавшись результатами предшествующих параграфов. Принимая во внимание формулы (700) и (726), находим [c.415]

Рассмотрим влияние химически адсорбированного кислорода и паров воды на полупроводниковые свойства германия. Окисленная поверхность германия, содержащая оксид и гидроксид, проницаема для водных паров. На поверхности раздела между германием и оксидным слоем молекулы воды отдают электроны германию и образуют Н+-ИОНЫ, а гидроксильные группы связываются с поверхностными атомами германия. Процесс образования Н+-ИОНОВ резко возрастает при большой концентрации дырок вблизи поверхности. При этом энергетические уровни непосредственно под поверхностью полупроводника настолько искажаются, что, например, приповерхностные участки базовой области германиевого триода от эмиттера до коллектора могут превращаться в материал л-типа и базовый слой окажется зашунтированным. Очевидно, окончательные этапы изготовления прибора должны проходить в сухом воздухе и р—/г-переходы должны быть герметизированы. В оксидном слое у поверхности раздела с полупроводником Н+-ионы способны перемещаться. В определенных условиях Н+-ионы захватывают электроны из объема германия, уменьшая тем самым число свободных электронов. При этом изменяются объемный заряд в полупроводнике, проводимость и другие электрические свойства. Подобные процессы происходят и на кристаллах кремния. [c.311]

ЭЛЕКТРОХИМИЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВ, изучает строение границы раздела полупроводник электролит и ( жз.-хнм. процессы на этой границе. Особенности этих процессов обусловлены наличием двух видов подвижных носителей заряда — электронов зоны проводимости и положительно заряж. дырок валентной зоны. Электроны и дырки участвуют в электродных процессах независимо друг от друга. Объемная конц. носителей заряда в полупроводниках мала по сравнению с металлами (менее 10 см ), поэтому полупроводниковая обкладка двойного электрич. слоя диффузна, значит, часть межфазного скачка потенциала локализована в полупроводнике. Токи обмена в электродных процессах малы, электродные р-ции обычно необратимы в р-циях возможно участие связанных состояний электронов н дырок (экситонов). Для электрохим. кинетики существенны диффуз. ограничения, связанные с доставкой электронов или дырок к границе раздела электрод электро-лит. Для полупроводниковых электродов характерна высокая фоточувствительность, причем поглощенный свет ускоряет преим. анодную р-цию на электронном полупроводнике и катодную — на дырочном. Генерация неравновесных электронов и дырок, возможная при электрохим. р-циях, может привести к хемилюминесценции. [c.706]

Примечание. Плотность вероятности в функциональном пространстве и интегрирование по всем функциям математически не определены. Это связано с тем, что мы небрежно ввели огромное количество очень быстро меняющихся функций и (г). Они не имеют физического смысла, потому что (12.1.3) определяет и (г) как интерполяцию чисел на решетке. Следовательно, задача состоит в том, чтобы найти математически согласованный н физически удовлетворительный метод ограничения функционального пространства на достаточно гладкие функции. Однако эту задачу решать не нужно, потому что получающиеся в результате уравнения для моментов приводят к правильным результатам. Упражнение. Запишите основное кинетическое уравнение для локального распределения носителей зарядов в полупроводнике из 6.9, предполагая, что они переносятся в результате процесса диффузии. [c.314]

Рис. 4.8. Схема образования носителей заряда в полупроводнике

Термомагнитное охлаждение. Метод термомагнитного охлаждения основан на эффекте Эттингсхаузена (1886 г.). Рассмотрим принцип действия термомагнитного охладителя (рис. 12). Между полюсами магнита и 5 помещен брусок полупроводникового материала на торцах бруска создается разность потенциалов, вследствие чего в нем возникает ток в направлении, перпендикулярном магнитному полю. Взаимодействие электрического и магнитного поля приводит к возникновению в полупроводнике разности температур АТ — Т — Т вдоль вертикальной оси, перпендикулярной как току, так и магнитному полю. Взаимодействие полей приводит к тому, что электрические заряды в полупроводнике движутся не вдоль его горизонтальной оси, а по диагоналям [c.30]

Эффект, противоположный рассмотренному выше, т. е. изменение концентрации носителей заряда в полупроводнике при его контакте с металлом, может быть весьма заметным и, как показал Шваб [78, 79], способен изменять каталитическую активность полупроводника. Указанный эффект должен быть более выражен, чем в случае изменения концентрации электронов в ме- [c.284]

В качестве электродов используют не только металлы, но и полупроводники с электронной или дырочной проводимостью. По электрическому строению поверхностный слой полупроводников существенно отличается от поверхностного слоя металла. Так как концентрация свободных носителей зарядов в полупроводниках значительно ниже (например. м ), чем в [c.258]

Ряд работ был посвящен изучению релаксационных свойств поверхности раздела германий/электролит. При изменении потенциала полупроводникового электрода релаксация пространственного заряда в полупроводнике и заряда электростатически адсорбированных ионов в двойном слое,, поскольку этот процесс не связан с диффузией, протекает практически мгновенно. Процессы адсорбции и десорбции, напротив, идут сравнительно медленно поэтому при наличии адсорбционных слоев на электроде равновесие устанавливается за длительное время. [c.15]

Чаще всего низшие окислы имеют стехиометрический избыток кислорода и являются полупроводниками ге-типа, высшие окислы имеют недостаток кислорода и являются полупроводниками р-тина. Чем больше состав окисла отличается от стехиометрического, тем больше его проводимость. При анодной поляризации увеличивается содерн ание кислорода, что приводит к изменению количества носителей заряда И даже их знака. Обеднение поверхностного слоя носителями заряда вызывает возникновение объемного заряда в полупроводнике и увеличение потенциала анода. [c.35]

Объемный заряд, образующийся вследствие гораздо меньшей концентрации свободных зарядов в полупроводнике по сравнению с концентрацией их в металле, может распространяться на глубину 10 —10" см, что на несколько порядков превышает соответствующую величину для металла. Этот заряд изменяет строение двойного электрического слоя, образующегося на границе раздела металл—электролит. [c.273]

Дебаевская длина тем больше, чем ниже концентрация носителей заряда в полупроводнике (Пп) ее вычисляют по формуле [c.64]

Из рис. I. 12 и 1.13 видно, что в области пространственного заряда в полупроводнике энергетические зоны изгибаются, что соответствует изменениям в концентрации носителей на поверхности в сравнении с объемом. Для того, чтобы определить направление и величину изгиба, необходимо знать потенциал электрода, при котором этого изгиба не происходит, так называемый потенциал плоских зон 5. По смыслу Ез соответствует потенциалу нулевого заряда для границы металл — раствор, в этом случае граничная емкость должна быть минимальна, что используют для экспериментального определения Для растворов с высокими значениями Еп поверхность полупроводника обогащается дырками в валентной зоне (изгиб зон вверх на рис. I. 12 и 1.13), а в растворах с н < — электронами (изгиб зон вниз). Наиболее отчетливо зависимость скорости электронного обмена от н системы, приведенной в контакт с полупроводником, проявляется в случае широкой запрещенной зоны, так как тогда обмен электронами возможен либо лишь с одной из энергетических зон электрода, либо, как это показано на рис. I. 13, в, обмен вовсе будет отсутствовать. [c.66]

III. ПРОСТРАНСТВЕННЫЙ ЗАРЯД В ПОЛУПРОВОДНИКАХ 1. Введение [c.391]

Распределение пространственного заряда в полупроводнике можно изменять путем наложения электрического поля, направленного перпендикулярно к поверхности полупроводника. Это явление легко обнаруживается (опытным путем при работе с газовой фазой) по наблюдению модуляции проводимости тонкой пластинки полупроводника, которая используется в качестве одной из пластин конденсатора. Опыты такого типа проводятся с целью изучения влияния эффекта поля [36]. Подобные опыты были поставлены для определения энергии, плотности и временных постоянных поверхностных состояний у Ge [37], Si [38], PbS [39] иТе [40]. Временные постоянные различных поверхностных состояний могут быть измерены, если в опытах по влиянию эффекта поля наложить переменный потенциал. При высоких частотах иногда можно оценить величину (ср — ср ) благодаря тому, что поверхностные состояния могут не реагировать на частоту изменения потенциала. [c.409]

Обозначения коэффициентов г и происходят от слов рекомбинация и генерация (re ombination и generation) носителей заряда в полупроводниках в задача. , связанных с процессами рождения и гибели, их часто обозначают Пп и кп- [c.134]

Необходимые условия корректности Д. п. м. 1) значит, превышение концентрации атмосферного реагента над концентрацией реагента, вводимого в зону р-ции 2) достаточно малая линейная скорость потока вводимого реагента, обеспечивающая практически во всей зоне р-ции диффузионный массоперенос 3) для термометрич. варианта-отсутствие хим. и неконтролируемых физ. возмущений в зоне р-ции ти введении в нее датчика т-ры. ДИФФУЗИОФОРЕЗ, см. Электроповерхностные явления. ДИФФУЗИЯ (от лат. diffusio-распространение, растекание, рассеивание), перенос частиц разной природы, обусловленный хаотич. тепловым движением молекул (атомов) в одно-или многокомпонентных газовых либо конденсир. средах. Такой перенос осуществляется при иаличии градиента концентрации частиц или при его отсутствии в последнем случае процесс наз. самодиффузией (см. ниже). Различают Д. коллоидных частиц (т. наз. броуновская Д), в твердых телах, молекулярную, нейтронов, носителей заряда в полупроводниках и др. о переносе частиц в движущейся с определенной скоростью среде (конвективная Д ) см. Массообмен, Переноса процессы, о Д. частиц в турбулентных потоках см. Турбулентная диффузия. Все указанные виды Д. описываются одними и теми же феноменологич соотношениями. [c.102]

Генерационно-рекомбинационные шумы сопровождают работу любого полупроводникового прибора. Они являются причиной того, что уровень собственных шумов у высокочувствительных полупроводниковых усилителей выше, чем у усилителей на электронных приборах. Частотный спектр генерационно-рекомбинационных флуктуаций значительно уже, чем у тепловых электрофлуктуаций, что объясняется меньшей подвижностью зарядов в полупроводниках, чем электронов в проводниках. Спектр рассматриваемых флуктуаций можно приближенно считать "белым", т.е. равномерным только до 10 . .. 10 Гц. [c.670]

Теперь мы рассмотрим возможность такого электронного переноса между металлом и носителем, который изменяет объемные электронные свойства металлических частиц и вызывает тем самым модифицирование каталитических свойств металла. При этом межфазную поверхность раздела металл—носитель часто описывают как поверхность раздела металл—полупроводник с помощью общепринятой теории объемного заряда [71—73]. Электроны переносятся к металлу или полупроводнику в зависимости от того, где выше работа выхода, и между двумя фазами устанавливается разность потенциалов, численно равная разности работ выхода. В таком случае на поверхности полупроводника возникает объемный заряд соответствующего знака, плотность которого уменьшается по мере удаления от поверхности раздела внутрь носителя, а на поверхности металла индуцируется равный по величине, но противоположный по знаку заряд. Однако количественная оценка явлений с помощью этой теории приводит к весьма серьезным затруднениям, поэтому едва ли ее можно использовать для описания реальных свойств металла. Чтобы подтвердить этот вывод, обратимся к работе Баддура и Дейберта [73], изучавших поведение тонких пленок никеля, напыленных на германиевые подложки, легированные разным количеством добавок п- или / -типа такие пленки использовали как катализаторы дегидрирования муравьиной кислоты. Переносимый заряд пропорционален где п — концентрация носителей заряда в полупроводнике и V — разность потенциалов на новерхности раздела. Наиболее важной переменной является п, изменяющаяся на много порядков в зави- [c.282]

По той же причине в электролите облегчается модуляция поверхностного потенциала полупроводника внешним полем. Значительная часть приложенной извне разйости потенциалов падает в области пространственного заряда в полупроводнике. Поэтому уже при напряжениях порядка 1 в можно получить большой наведенный заряд (10 —10 к1см ) и изменить по тенциал поверхности полупроводника яа несколько десятых вольта, а при еще более сильном заряжении — добиться вырождения свободных носителей вблизи поверхности. [c.7]

Сказанное выше относится к ситуации, когда все падение потенциала сосредоточено внутри полупроводника. На практике обычно пололсение оказывается сложнее часть падения потенциала сосредоточена в области пространственного заряда в полупроводнике, а часть — в слое Гельмгольца. Наклон тафелевских прямых при таком распределении потенциала изменяется от RT/F до величины RT/ahF [RT/av F), характерной для металлов, Эти особенности поляризационных кривых для полупроводников оказываются важными при обсуждении конкурентной способности редокс-систем на электроде в процессе установления на нем смешанного потенциала. [c.69]

Опытами по измерению поверхностной проводимости [20] полупроводников было установлено, что внутри полупроводника, вблизи его поверхности, имеется значительный пространственный заряд. Из этого, однако, следует также, что существует и обратный поверхностный заряд, равный и противоположный по знаку пространственному заряду в полупроводнике. Такой поверхностный заряд предполагает существование на поверхности электронных энергетических уровней,, которые по величине энергии и конфигурации энергетических потенциальных ям отли- [c.391]

Напомним допущение (см. раздел IV, 6), что при прохождении тока потенциал диполей не изменяется. В этих условиях изменение гальванической разности потенциалов полностью обусловлено изменением избыточного заряда в полупроводнике и электролите. Это допущение будет являться хорошим приближением, если в дополнение к аргументам, приведенным в разделе IV, 6, принять также, что частичное покрытие электрода разряжающимися ионами, например атомами водорода, всегда или намного меньше единицы, или близко к единице (тогда распределение диполей остается почти неизменным при изменении перенапряжения). Такие условия часто встречаются на практике в реакции выделения водорода [53]. Таким образом, принимается, что изменению гальванической разности потенциалов в гельмгольцевском двойном слое ААфа/ соответствует изменение разности потенциалов в этом слое, обусловленное избыточным зарядом. [c.420]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология