Носители тока в полупроводниках

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]

Число и природа носителей т(жа в полупроводниках в большей степени зависят от их чистоты и характера примесей. Примеси принято делить на донорные и акцепторные, т, е. на отдающие и присоединяющие электроны. Донорные примеси увеличивают число электронов, а акцепторные — число дырок. Этот эффект примесей можно пояснить на примере германия, у которого имеется четыре валентных электрона. Если атом германия в его решетке заменить пятивалентным атомом мышьяка, то один электрон окажется лишним. Для его участия в проводимости необходимо, чтобы энергетический уровень атома примеси был расположен в запрещенной зоне вблизи зоны проводимости (непосредственно у ее нижнего края). Тогда каждый атом примеси будет ионизирован и электроны перейдут в зону проводимости. Число отрицательных носителей тока в полупроводнике с донорной примесью больше, чем число положительных носителей тем ие менее уравнение (5.45) остается справедливым, подобно тому как ионное произведение воды не изменяется при добавлении щелочи. Предположим, что один атом донорной примеси приходится ьа 10 атомов полупроводника. Считая все атомы примеси (иaпp iмep, мышьяка) полностью ионизированными, найдем, что в 1 см германия находится 4,5-10 при- [c.138]

Явление электролюминесценции, возбуждаемой постоянным полем небольшой величины (несколько вольт), впервые наблюдалось на кристаллах карбида кремния еще в 1923 г. и впоследствии было объяснено инжекцией неосновных носителей тока в полупроводник с последующей нх излучательной рекомбинацией с основными носителями тока. Однако практическое применение быстрее нашли открытые в 1936 г. порошковые электролюминофоры, излучение которых возбуждается горячими электронами, возникающими при приложении к электролюминесцентному конденсатору переменного электрического поля с напряженностью выше 10 в/см. [c.33]

Изменить концентрацию носителей тока в полупроводнике можно и дозированным введением в его структуру примесей. При этом если число валентных электронов у примесных атомов не совпадает с валентностью атомов в кристаллической решетке основного вещества, то в подобном примесном полупроводнике резко возрастает концентрация носителей тока одного вида — электронов или дырок. Например, введение одного атома мышьяка на 100 млн. атомов германия равнозначно появлению в 1 см такого вещества дополнительных [c.310]

Подвижность носителей тока в полупроводнике обычно выражается сложной функцией. Можно считать, что свободные носители тока в случае отсутствия внешнего поля находятся в беспорядочном движении. При этом электрон вырывается из дефекта решетки термически или каким-нибудь другим путем и его движение заканчивается в результате столкновения или иного процесса в другом месте решетки. Промежуток между столкновениями называется средним временем пробега и может быть усреднен разными способами при теоретическом рассмотрении. Под влиянием внешнего электрического поля траектории частиц изменяются, давая резуль- [c.173]

Полупроводниками называют вещества с электронной проводимостью, во многом, однако, отличной от проводимости металлов. При повышении температуры электропроводность полупроводников не уменьшается, а увеличивается. Концентрация носителей тока в полупроводниках мала в десятки и сотни миллионов раз меньше, чем у металлов. Весьма чувствительны полупроводники к примесям, малейшие следы которых могут изменить электропроводность в миллионы раз. Освещение и ионизирующие излучения также оказывают сильное влияние на электропроводность полупроводников. [c.298]

Чаще всего в широком интервале температур концентрация носителей тока в полупроводниках определяется примесями такие полупроводники называются примесными. [c.283]

Согласно электронной теории химической адсорбции, факторы, изменяющие концентрацию и распределение носителей тока в полупроводнике, должны также влиять на адсорбционную способность его поверхности. Одним из таких факторов является внешнее электрическое поле. [c.61]

В полупроводниках — материалах без частично заполненных электронами энергетических зон, но с относительно небольшой щелью (так называемой запрещенной зоной) между заполненной валентной) и свободной зоной проводимости) зонами — концентрация свободных электронов существенно меньше таковой в металлах, и электронный вклад в термодинамические функции пренебрежимо мал. Однако концентрация электронов и дырок проводимости играет важнейшую роль как в физических, так и ряде химических (например, в кинетике окисления) свойств твердого тела, поэтому рассмотрение статистического описания носителей тока в полупроводниках представляется вполне целесообразным. [c.109]

До самого последнего времени в литературе отсутствовали сведения о каталитических свойствах германия как простого тела. По-видимому, это было следствием широко распространенной концепции, приписывающей решающую роль в каталитическом действии твердых тел при реакциях окислительно-восстановительного типа наличию в кристаллической решетке атомов с незаполненными /-оболочками. В свете новых воззрений, связывающих каталитические свойства с полупроводниковыми, указанный вывод теряет свою категоричность. Это обусловило интерес к изучению каталитических свойств германия (Ое) —типичного полупроводника, не содержащего -уровней. Особый интерес вызывает Ое в связи с не менее важным вопросом о роли знака заряда носителей тока в полупроводнике для гетерогеннокаталитических окислительновосстановительных реакций, вследствие возможности получать образцы как с электронным, так и с дырочным типом проводимости. [c.102]

С ростом концентрации свободных носителей тока в полупроводниках заметную роль начинает играть плазменное ЭО, а в металлах оно является одним из основных эффектов в области Л, доступной измерениям в растворах. Поскольку плазменное ЭО (и вообще 30, обусловленное модуляцией оптических констант металла) почти всегда вносит вклад в ЭО металлических электродов, его следует рассмотреть детально. [c.136]

Благодаря примесям носителями тока в полупроводнике являются преимущественно или электроны, или дырки. Предположим, что в кремнии имеются примеси элемента пятой группы — висмута (рис. 63). Тогда атомы примесей, заместив атомы кремния [c.266]

Число носителей тока в полупроводнике [c.10]

Когда на поверхности полупроводника происходит хемосорбция, то сопровождающие ее изменения электронроводности твердого тела позволяют получить однозначную информацию о типе электронной перегруппировки или о направлении переноса заряда у поверхности. Уменьшение электропроводности у полупроводников р-типа означает перенос электрона от хемосорбированного газа к твердому телу. И только такими изменениями можно объяснить [33, 34] уменьшение поверхностной концентрации дырок в заполненной зоне, происходящее вследствие передачи электронов от адсорбата. Уменьшение электропроводности у полупроводников п-тина в результате хемосорбции означает переход электрона из зоны проводимости полупроводника к адсорбированному веществу. Следует отметить, что, хотя направления переноса заряда в этих двух процессах противоположные, каждый из них сопровождается истощением запаса носителей тока в полупроводнике. Поэтому оба процесса служат примером деплетивной хемосорбции. Адсорбция на полупроводнике р-типа приводит к образованию катионного слоя, а адсорбция иа полупроводнике и-типа — анионного слоя. Обратный процесс, а именно кумулятивная адсорбция, определяемая по возрастанию проводимости, происходящему в результате хемосорбции на полупроводниках р- и п-типов, означает, что при этом происходит увеличение поверхностной концентрации носителей тока. Ясно, что кумулятивная адсорбция ведет к анионной хемосорбции на полупроводниках р-типа и к катионной хемосорбции на полупроводниках г-типа. [c.225]

Возбужденный электрон, перешедший в зону проводимости, представляет собой один тип носителей тока в полупроводнике. Возбужденный электрон освобождает энергетический уровень в валентной зоне, в которой после этого становится возможной электрическая проводимость. Вакантный уровень в валентной зоне можно представить себе в виде ковалентной связи, лишившейся одного из своих электронов, в результате чего в данном месте появляется настоящий положительный заряд. Переход соседнего электрона на эту связь приводит к перемещению ненасыщенной связи в направлении, противоположном направлению, в котором совершается перескок электрона. Следовательно, в валентной зоне проводимость обусловлена положительно заряженными носителями тока, которые называются дырками. Следует подчеркнуть, что поведение дырки определяется свойствами электронов, находящихся в валентной зоне. Таким образом, дырки не могут испускаться в вакуум или пересекать поверхность раздела полупроводник — электролит, так как они не могут существовать вне решетки полупроводника. [c.380]

Для того чтобы определить число, тии и подвижность носителей тока в полупроводнике, обычно определяют коэффициент Холла. Если в пол шроводнике носители тока, находящиеся в движении под в.тиянием электрического поля, поместить в магнитное поле, перпендикулярное электрическому, то в направлении, [c.309]

В настоящее время, с учетом новых работ по электрохимии системы полупроводник — раствор электролита (см. раздел 9), можно уточнить представление, используемое для объяснения повышенной ионной проводимости окисного слоя при комнатной температуре. Если рассматривать окисел как электронно-ионный полупроводник, то вдали от нулевой точки, даже без существенного отклонения состава окисла на новерхности от стехиометрического для РегОз, вблизи поверхности должен быть наиболее выражен градиент потенциала. Он появляется в результате возникновения пространственного заряда, обусловленного скачком потенциала па границе фаз и малой величиной концентрации носителей тока в полупроводнике. Толщина слоя пространственного заряда определяется концентрацией свободных носителей тока в полупроводниковом материале и обычно изменяется в пределах от нескольких десятков ангстрем до нескольких микронов. Если толщина окислов близка к толщине слоя пространственного заряда, то этот градиент потенциала может ускорять движение ионов через спой окислов. Отметим, что предположение о полупроводниковом характере поверхностного слоя металла, на котором адсорбирован кислород из воздуха, уже давно было высказано Б. В. Эршлером и его сотрудниками [353] при исследовании никелевого электрода. [c.186]

Подвижность носителей тока, второй важный параметр полупроводника, характеризует движение электронов в электрическом поле, и определяется механизмом рассеяния носителей тока. В полупроводниках носители тока рассеиваются как на тепловых колебаниях решетки, так и на примесях (дефектах структуры). Таким образом, величина подвижности, грубо говоря, является характеристикой чистоты материала в тех случаях, когда максимальная подвижность уже получена экспериментально на других образцах этого же вещества или когда она известна теоретически. Подвижность носителей тока имеет размерность см 1в сек. [c.59]

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]

Измерения коэффициентов Холла и термоэлектродви>кущей силы играют важную роль в изучении поверхностных свойств полупроводников. С помощью этих двух характеристик можно получить ценную информацию относительно природы носителей тока в полупроводниках. Кроме того, значение концентрации дефектов также можно получить [397] из измерений [c.133]

Из приведенного рассмотрения видно, что определяющая роль в контактных явлениях принадлежит не концентрации носителей тока в полупроводнике, а соотношению работ выхода металла и полупроводника. Между тем в рассмотренных работах [115—120, 122] проводилась корреляция между каталитической активностью и электропроводностью, а работа выхода вообще не принималась во внимание. Необходимо отметить, что изменение электропроводности при легировании полупроводника далеко не всегда симбатно с изменением работы выхода, например для /г-полупроводников. [c.46]

Образовавшийся в объеме полупроводника вследствие существования поверхностных состояний пространственный заряд может быть рассчитан, если известны величины Ф , Ф , п,. Оказалось, что глубина проникания пространственного заряда в полупроводнике составляет от 10 до 10 сж" 2. Для металлов эта величина имеет порядок 10 см, что является следствием меньшей плотности свободных носителей тока в полупроводниках. [c.10]

Концентрация свободных носителей тока в полупроводниках очень низка по сравнению с концентрацией в металлах, а также в растворах электролитов, даже весьма разбавленных. Благодаря этому внешнее электрическое поле проникает далеко в глубь полупроводника и у его поверхности образуется область пространственного заряда. На распределение потенциала между областью пространственного заряда и плотной частью двойного электрического слоя оказывают большое влияние заряды, локализованные на поверхности раздела (так называемые поверхностные электронные состояния). Так, на германиевом электроде скачок потенциала со стороны раствора обусловлен в основном адсорбцией кислорода и включает две компоненты — дипольную и ионную . Первая связана с полярностью связи Ое—О, вторая — с частичной диссоциацией поверхностного окисла (Ю. В. Плесков, М. Д. Кротова). [c.169]

Найти число носителей тока в полупроводнике, образовавшихся при поглощении 10 Дж световой энергии с длиной волны 3000 А. Квантовый выход считать равным 1. [c.268]

Электропроводность углерода и углеродистых материалов аналогична электропроводности полупроводников. Подвижность носителей тока в полупроводниках возрастает при переходе от аморфного состояния к кристаллическому. Непрокаленный кокс имеет аморфную структуру и характеризуется весь- [c.206]

Изменить концентрацию носителей тока в полупроводнике можно и дозированным введением в его структуру примесей. При этом, если число валентных электронов у примесных атомов не совпадает с валентностью атомов в кристаллической решетке основного вещества, то в подобном примесном полупроводнике резко возрастает концентрация носителей тока одного вида — электронов или дырок. Например, введение одного атома мышьяка на 100 млн. атомов германия равнозначно появлению в 1 см такого вещеста дополнительных 4,5 10 подвижных электронов. Это в 15—20 раз больше концентрации собственных носителей тока в германии, поэтому перенос тока в таком примесном полупроводнике будет осуществляться главным образом электронами, прлчем его электрическая проводимость возрастает в 5—6 раз. [c.340]

Э. в проводниках, полупроводниках и диэлектриках заключается в ши-рипе запрещенной зоны. В проводниках этой зоны нет, валентная зона перекрывается 30Н011 проводимости, концентрация носителей тока при этом практически постоянна и изменения Э. определяются изменениями подвижности носителей заряда. С повышением т-ры подвижность электронов в проводниках, а следовательно, и Э. убывают. В полупроводниках ширина запрещенной зоны, разделяющей зону Э. и валентную зону, иногда достигает 3 эв, а в диэлектрп-ках она еще больше. Концентрация носителей тока в полупроводниках и диэлектриках, как нравило, растет с повышением т-ры, вследствие чего и повышается электропроводность. Измеряют Э. теми же методами (напр., вольтметра—амперметра), ято и алектрическое сопротивление. [c.781]

Конторова Т. А. Об одном возможном механизме рассеяния носителей тока в полупроводниках. [В т. ч. РЬТе].— Ж. техн. физ., [c.344]

Рассмотрим влияние примеси ]ш положение уровня химического потенциала и проводимость полупроводника. Как указывалось ранее, примесные атомы не принимают участия в создании энергетических зон и располагаются в зоне запрещенных энергий при этом примесный атом может играть роль как донора электронов, обеспечивая электронную проводимость, так и акцептора электронов, обеспечивая дырочную проводимость. Примесь значительно изменяет положение уровня химического потенциала. Он располагается не посредине запрещенной зоны, а смещается к краю полосы проводимости в случае п-полупроводников и к краю полосы заполненной зоны в случае р-полупроводнпков, облегчая возпикновепие носителей тока. В полупроводниках люгут быть одновременно как донорные, так и акцепторные примеси. Прн этом акцепторные уровни располагаются у границы заполненной зоны, а донорные — у границы зоны проводимости. [c.249]

Второе из упомш1авшихся обстоятельств, определяющих характер электрохимической кинетики,-низкая по сравнению с металлами и даже с достаточно концентрированными растворами электролитов концентрация носителей тока в полупроводниках. Поэтому кинетическое уравнение реакции включает, помимо обычного активационного члена и концентрации реагирующих частиц (ионов или молекул) в растворе, также и концентрацию того вида электрических зарядов в полупроводнике (электронов или дырок), которые участвуют в реакции. Например, для анодного тока, протекающего через валентную зону, можно записать [c.38]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология