Полупроводники с примесной проводимостью

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]

Схематически влияние р-металла III группы периодической системы на проводимость полупроводника (Ое) показано на рис. 204. Захватывая электроны из о-связи Ое—Ое, атом Оа обращается в отрицательный ион, создавая этим самым электронную вакансию, или дырку . Таким образом, создается примесная проводимость полупроводников, очень сильно изменяющая их электрические свойства. Подбор донорных и акцепторных примесей показан в табл. 127, где приведена часть периодической системы Д. И. Менделеева, из которой исключены - и /-металлы, электронное строение которых является особым (гл. XII). [c.448]

Энергия возбуждения электрона примеси может оказаться меньше Q, поэтому при низких температурах примесная проводимость больше собственной. Если атом примеси может принять электрон (атом—акцептор) и уровень этого электрона лежит вблизи потолка нижней зоны, то электрон из заполненной зоны может перейти к примеси. В результате в нижней зоне образуется дырка и возникает полупроводник"р-типа. [c.518]

Наряду с собственными большое распространение получили также полупроводники примесного типа. В них основное число переносчиков тока — электронов или дырок — поставляют введенные в собственный полупроводник специальные примеси, энергетические уровни которых располагаются между валентными зонами и зонами проводимости полупроводника. Так, при введении в кристалл германия так называемых донорных примесей, как, например, фосфора, мышьяка, сурьмы, электроны последних переходят в зону проводимости полупроводника, резко увеличивая в ней число электронов — переносчиков тока (п-про-водимость). При добавлении к германию акцепторных примесей типа бора, алюминия, индия электроны валентной зоны полупроводника переходят на свободные уровни зоны примесей, что увеличивает число дырок (р-проводимость) в валентной зоне. [c.77]

Кремний — полупроводник. Наряду с собственной проводимостью он обладает большой примесной проводимостью примеси элементов V группы периодической системы приводят к появлению электронной л-проводимости, примеси элементов П1 группы — к дырочной р-проводимости. Электропроводность кремния меняется при этом на несколько порядков. [c.337]

Первое слагаемое выражает собственную проводимость, а второе —примесную проводимость полупроводника. При низкой температуре преобладает второй член, так как АЕ <АЕ. С повыщением температуры начинает больще Проявляться собственная проводимость, а примесная теряет значение. Чем больще АЕ, тем выше должна быть температура, при которой в примесном полупроводнике станет преобладать собственная проводимость. Так, в примесном кремнии собственная проводимость проявляется при более высокой температуре, чем в примесном германии, потому что Д з1= 1,12 эВ, а = 0,72 эВ при комнатной температуре. Поэтому рабочая температура германиевых приборов не превыщает 60— 80° С, а кремниевые приборы могут работать до 200° С. Надо иметь в виду, что возникновение собственной проводимости, достигающей известной доли примесной, в примесном полупроводнике нарушает режим работы приборов. [c.304]

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]

Число свободных электронов и дырок в полупроводнике может быть найдено с использованием статистики Ферми — Дирака. Равновесные концентрации свободных носителей заряда зависят от положения уровня Ферми. Уровень Ферми для металлов, как известно, равен энергии верхнего заполненного уровня при абсолютном нуле. С позиций статистической термодинамики уровень Ферми — это парциальная мольная свободная энергия, или, другими словами, химический потенциал электронов. При условии, что эффективные массы электронов (гПп) и дырки (гпр) в кристалле равны, при Т — О уровень Ферми в полупроводнике с собственной проводимостью проходит точно по середине запрещенной зоны. Обычно Шр > т , тогда уровень Ферми в полупроводнике с собственной проводимостью расположен ближе к зоне проводимости и при повыщении температуры смещается вверх. Положение уровня Ферми в полупроводниках с примесной проводимостью зависит от концентрации примеси расчет этой величины сложен. [c.457]

И ) - ПОД действием фотона. Важно, что проводимость полупроводниковых материалов весьма чувствительна даже к ничтожным количествам примесей и другим дефектам кристаллической решетки. Примесная проводимость подразделяется на донорную и акцепторную. Различия их механизмов иллюстрируются схемами на рис 4.8, б и 4.8, в. Как видно, в одном случае фотоны переводят электроны в зону проводимости с донорных уровней атомов примеси, а в другом - из заполненной (валентной) зоны полупроводника в зону проводимости примесных атомов. [c.146]

Протекание катализа в области собственной или переходной проводимости полупроводника — это одна из возможных причин существования связи каталитической активности с шириной запрещенной зоны и. Но и в области примесной проводимости можно получить связь между энергией активации каталитической реакции и U. Если в суммарную константу скорости реакции к войдет произведение частных констант к и к, , одна из которых будет пропорциональна концентрации электронов к = к тГ, а вторая — концентрации дырок /С2 = к п, тогда ширина запрещенной зоны окажется слагаемым энергии активации, так как произведение ri n определяется шириной запрещенной зоны [c.27]

Дополнительные составляющие электродного тока могут, как отметил Геришер, появиться нри наличии в полупроводнике примесных или поверхностных уровней. Эти уровни, заполненные или вакантные, располагаются между зоной проводимости и валентной зоной. Иногда при большой ширине запретной зоны они могут взять на себя почти весь электронный обмен. [c.154]

У стеклообразных полупроводников не наблюдается примесной проводимости. На прямых зависимости электропроводности от обратной температуры нет изломов, характерных для кристаллических полупроводников, которые делят проводимость на собственную и примесную. Вводимые добавки различных элементов могут оказывать влияние лишь на собственную проводимость стеклообразного полупроводника. Причем это влияние в стеклообразных полупроводниках проявляется в значительно меньшей степени, чем в кристаллических. [c.158]

Такая зависимость естественна при работе катализаторов в области собственной проводимости [18, 20] (рис. 3). Однако она наблюдается и в случаях, когда полупроводники изучаются в области смешанной или примесной проводимости. О. В. Крылов и Е. А. Фокина показали возможность более широкого распространения этой закономерности [21]. Это первая полуколичественная закономерность, связываюш,ая каталитическую активность с субстанциональными электронными характеристиками твердого тела. [c.35]

В области примесной проводимости теллур — полупроводник р-типа. Легирование его не приводит к проводимости я-типа. [c.361]

К. Такие эффекты обычно связывают с рассеянием свободных носителей заряда при температурах, отвечающих переходу от примесной проводимости к собственной. Однако переход в алмазе от проводимости через мелкие уровни к проводимости через глубокие, когда энергия активации увеличивается на 2—3 порядка, формально повторяет модель перехода от примесной к собственной проводимости в полупроводнике. Рассеяние свободных носителей заряда, обеспечивающее сильную зависимость их подвижности от температуры, происходит в данном случае, по-видимому, на ионизированных примесях и других дефектах, концентрация которых в изучавшихся образцах значительна. [c.458]

Все эти особенности — низкие значения о, большая температурная зависимость, влияние примесей — напоминают поведение электронно-дырочных полупроводников. По аналогии с ними можно рассматривать такие соединения как ионные полупроводники с собственной и с примесной проводимостью. [c.219]

Изучение электропроводности а и работы выхода электрона ф при адсорбции и разложении гидразина на полупроводниках [435] показало, что при хемосорбции молекула N2H4 является донором, т. е. заряжается положительно (N2H4), а в условиях реакции (70) — отрицательно, так как реакция ускоряется электронами. Можно показать, что при определенных предположениях об обрыве цепи в этом случае в суммарную константу скорости войдет произведение частных констант, одна из которых будет пропорциональна концентрации электронов, а вторая — концентрации дырок. Тогда, как указывалось в главе 1, 3, скорость реакции не будет зависеть от концентрации легирующих добавок и будет уменьшаться с ростом ширины запрещенной зоны даже в области примесной проводимости. [c.134]

Примесная проводимость обус.ювлена наличием в полупроводниковом материале примесей. Находясь в кристаллической решетке кремния, атом мышьяка (или других элементов пятой группы) может отщепить свой лишний пятый электрон и. таким образом, действовать как донор электронов. Если в исходном состоянии этот электрон находился в запрещенной зоне полупроводника на уровне, не слип]ком удаленном от нижнего края зоны проводимости (рис. 1.2,6, уровень № 1), то он достаточно легко переходит в зону проводимости в результате в этой зоне появляются свободные электроны, т. с. проводимость л-типа. Введение в германий одного атома мышьяка на 10 атомов германия увеличивает число свободных электронов до 10 м =. Если примесью является бор (или другой элемент третьей группы), то он может принять на свою внешнюю орбиталь четвертый электрон. Такой переход возможен, если после него электрон находится на уровне, не очень удаленном от верхнего края валентной зоны (рис. 1.2, в, уровень WA). В данном случае атом примеси действует как акцептор электрона. а в валентной зоне появляется вакансия и полупроводник приобретает проводимость р-типа. [c.19]

Таким-образом, создается примесная проводимость полупроводников, очень сильно изменяющая их электрические свойства. Подбор донорных и акцепторных примесей показан в табл. 129, где приведена часть лериодической системы Д. И. Менделеева, из которой исключены /- и -металлы, электронное строение которых является особым (гл. X). [c.434]

По характеру Э. различают также проводники с бпнолярной проводимостью (характеризуются существованием подвижных носителей тока обоих знаков, как в жидких электролитах, ионизованных газах и полупроводниках с собственной проводимостью) и униполярной проводимостью (перенос заряда осуществляется носителями только одного знака, как в металлах и полупроводниках с примесной проводимостью). Есть материалы, у к-рых один вид проводимости постепенно уменьшается по сравнению с другим. Напр., кристаллич. РЫ2 при увеличении темп-ры пз униполярного анионного проводника превращается в биполярный, а затем — в униполярный катионный проводник. [c.487]

Локальные уровни, находящиеся в запрещенной зоне, расположены между разрешенной (незаполненной) валентной и возбужденной зонами, поэтому для перевода электронов с локальных уровней в зону проводимости требуется меньшая затрата энергии. Например, присутствие в кристалле кремния примесных атомов замещения элементов V группы периодической системы (Р, Аз, 8Ь), имеющих пять валентных электронов, приводит к тому, что четыре из них заполняют валентные связи, а пятый оказывается лишним . Этот электрон будет находиться на локальном энергетическом уровне. Энергия, необходимая для перехода электрона с локального уровня в зону проводимости, меньше, чем энергия перехода электрона из валентной зоны. Локальные уровни, с которых совершается переход электронов в зону проводимости, называются донорныш, а дефекты, вызывающие появление таких уровней, — донорами. При невысоких температурах концентрация электронов, поставляемых примесными атомами в зону проводимости, значительно превосходит концентрацию собственных носителей, и проводимость полупроводника определяется примесными носителями (примесная проводимость). При наличии в кристалле доноров электронов кристалл имеет электронную проводимость и является полупроводником п-типа. Некоторые окислы металлов, в решетке которых существуют вакансии катионов (нестехиометрическне соединения), тоже ведут себя как полупроводники /г-типа. [c.456]

Существенным отличием стеклообразных полупроводников от кристаллических являются отсутствие у них примесной проводимости и чрезвычайно низкая подвижность носителей тока. На прямых Igo— у стеклообразных полупроводников не наблюдаются изломы, характерные для кристаллических полупроводников и обусловленные у последних наличием собственной и примесной проводимости. Примеси в стеклообразных полупроводниках могут оказывать влияние па их собственную проводимость. Подвижность носителей тока у стек. 100бразных полупроводников менее [c.3]

Смотреть страницы где упоминается термин Полупроводники с примесной проводимостью: [c.81] [c.286] [c.383] [c.433] [c.256] [c.318] [c.105] [c.40] [c.415] [c.461] [c.461] [c.335] [c.27] [c.36] [c.513] [c.430] [c.294] [c.27] [c.242]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология