Зонный механизм электрической проводимости

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]

Методы и результаты исследования электронно-дырочных инжекционных токов в полимерных полупроводниках рассмотрены в монографии [22, гл. 4]. В случае полимерных полупроводников различают так называемую истинную подвижность Ка, характеризующую движение электрона в пределах одной области сопряжения, и дрейфовую Хдр, которая определяется скоростью, перемещения носителя заряда на макроскопическое расстояние. Значение истинной подвижности, определенное путем сочетания методов ЭНР, термо-э. д. с. и частотной зависимости электрической проводимости, оказалось очень высоким [Ю-" — м2/(В- с)]. Это является убедительным доказательством того, что электрическая проводимость у в пределах одной области сопряжения имеет зонный механизм. Этот вывод подтверждается отсутствием зависимости у от температуры при высоких частотах электрического поля. Значение дрейфовой подвижности, определенное методом инжекционных токов, на много порядков меньше и составляет 10- - 10- ° mV(B- ). Причем дрейфовая подвижность увеличивается по экспоненциальному закону с ростом температуры, т. е. температурная зависимость Хдр имеет прыжковый активационный характер, который и определяет преимущественно темповую проводимость и ее зависимость от температуры. [c.79]

Зонный механизм электрической проводимости [c.115]

Полупроводники способны проявлять и иной механизм электрической проводимости. Представим себе фрагмент валентной зоны (рис. 23-2, а). Минусы — валентные электроны плюсами условно [c.431]

Полупроводниками называют полимеры, имеющие электрическую проводимость 10 —10 См/м. К ним относятся полимеры с сопряженными двойными связями, полимерные комплексы с переносом заряда (КПЗ), некоторые биополимеры, а также диэлектрики, наполненные токопроводящими наполнителями. Полупроводники имеют признаки, характерные как для диэлектриков, так н для проводников электрического тока. Например, в переменных полях полупроводники характеризуются большими диэлектрическими потерями (так же, как и диэлектрики), а некоторые полупроводники имеют проводимость, характерную для прогводников. Механизм электропроводимости полупроводников может быть зонным, туннельным и механизмом перескоков. [c.383]

Если заместить атом кремния в кристаллической решетке на элемент III группы (В, А1, Ga, In), имеющий на один валентный электрон меньше, то механизм возбуждения электрической проводимости будет иным (рис. 133, а, б). Атом бора образует три ковалентные связи с соседними атомами кремния за счет собственных электронов. Четвертая ковалентная связь в невозбужденном кристалле ( 0К) сформироваться не может, вследствие чего атом бора в решетке не имеет устойчивой электронной конфигурации (октета). При нагревании связи между атомами кремния ослабляются и становится возможным переход электрона от одного из соседних атомов кремния к бору с образованием четвертой ковалентной связи (пунктирная стрелка на рис. 133, а). Для такого перехода требуется затратить некоторую энергию АЕа, которая значительно меньше энергии АЕ, необходимой для перехода электрона в зону проводимости. [c.315]

Механизм проводимости закиси меди является результатом общего дефицита электронов, имеет полупроводниковую природу (электрическая проводимость возрастает е ростом температуры) и относится к р-типу, т. е. зависит от положительных Последние не следует смешивать с незанятыми катионными вакансиями, которые являются дырами в смысле вакансий в решетке, тогда как положительные дыры относятся к незаполненным зонам проводимости в самой наружной зоне Бриллюэна окисла. Схематическое расположение ионов в структуре закиси меди представлено на фиг. 9. [c.31]

Механизм перехода злектрона через двойную границу раздела железо (слой диэлектрика) ион гидроксония пояснен на рис. 5.45. Разность энергии между уровнем Ферми и потенциальной энергией электронов в вакууме в отсутствие электрического поля представляет собой термоэлектронную работу выхода ф. При термоэлектронной эмиссии происходит вылет электронов из металла с уровней, находящихся ниже уровня Ферми, с кинетическими знергиями ф+ - Поверхность Ферми в железе расположена между валентной зоной и эоной проводимости изолятора (слой органических молекул на поверхности железа). Работа, необходимая для нейтрализации иона Н3О+, находящегося на поверхности пленки из органических молекул, при переходе одного злектрона из валентной зоны изолятора, обозначена на рис. 5.45 через 1)5. Потенциальный [c.252]

Важным обстоятельством, обеспечивающим плодотворное взаимное влияние физики и химии полупроводников, оказалась возможность суждения о природе химической связи в твердых телах на основании результатов исследований электрических свойств (электропроводности а области собственной проводимости, ширины запрещенной зоны, механизма рассеяния носителей тока и т. д.). [c.6]

Необходимо отметить, что наблюдаемое с ростом температуры увеличение х для ферритов обычно связывается с возрастанием подвижности носителей зарядов. Однако, как следует из данных по исследованию эффекта Холла в ферритах, подвижность носителей с ростом температуры, как правило, уменьшается. Это указывает на возможность объяснения электрической проводимости в соответствии с зонной теорией, согласно которой увеличение проводимости с ростом температуры объясняется экспоненциальным повышением концентрации носителей тока. В рамках зонной теории излом зависимости % — /Т) в точке Кюри объясняется наличием двух параллельных механизмов проводимости — собственной и примесной. [c.117]

Механизм прохождения тока в печи полностью неясен, но, по-видимому, и между кусочками кокса подушки образуются в местах контактов небольшие электрические дуги. Основная часть мощности выделяется в областях вокруг нижней части электродов. Электропроводность шихты, расположенной в верхней части печи, невелика, и основная часть тока шихтовой проводимости проходит через коксовую подушку. В ней скапливается крупный кокс, а мелкий расходуется на восстановление и нагрев шихты в зоне предварительной подготовки шихты. Поэтому для регулирования электрического сопротивления печи необходимы две фракции кокса от О до 20 и от 30 до 60 мм. От соотношения их количеств зависит мощность электро-дугового высокотемпературного разряда. [c.251]

Рассмотрим кристалл чистого германия. Подобно кремнию, он должен обладать низкой собственной проводимостью при низких температурах. Если в этот кристалл добавить немного атомов галлия, образуется нехватка электронов ( дырки ), так как каждый атом галлия поставляет три электрона вместо четырех, необходимых для сохранения зоны в заполненном состоянии. Эти дырки обеспечивают появление электрического тока по механизму, показанному на рис. 5.20. Число носителей тока можно контролировать, внося то или иное количество легирующей примеси (галлия). [c.144]

Основное отличие полупроводников от металлов заключается в том, что в них на много порядков величины меньше концентрация свободных носителей тока. Концентрация их может сильно изменяться под действием вводимых в полупроводник примесей. Уже еле уловимые при помощи химического анализа примеси, порядка 10 % и меньше, могут резко повышать концентрацию свободных носителей. В соответствии с двумя механизмами перемещения электронов под действием электрического ноля, в полупроводнике различают два типа свободных носителей тока электроны в зоне проводимости и дырки в валентной зоне. Дырка — это тот узел кристаллической решетки, в котором не хватает электрона электрон может в него перескочить из соседнего узла это эквивалентно тому, что дырка передвигается в направлении, обратном направлению перескока электрона. [c.192]

Для перевода захваченных локальными уровнями электронов обратно в зону проводимости надо затратить значительно меньшую работу, чем та, которая необходима для перевода в эту зону электронов из валентной зоны. Следовательно возможен переброс электронов обратно в зону проводимости за счет тепловой энергии или под действием электрического поля. Исходя из приведенной качественной квантово-электронной теории, рассмотрим один из возможных механизмов процесса, ионизации и перемещения щелочных ионов через стекло. Электрон адсорбированного щелочного атома захватывается ловушкой вблизи зоны проводимости, а образовавшийся положительный ион под действием поля перемещается через запрещенную зону для электронов и попадает в отрицательную ионную вакансию. Эстафетный перенос, положительных ионов в объеме стекла к поверхности, обращенной в вакуум, [c.94]

Механизм электрической проводимости полимерных КПЗ с переносом заряда недостаточно ясен. Это связано как со сложной структурой этих веществ, так и с зависимостью проводимости от многих факторов, часть которых не всегда удается контролировать (примеси, наложение ионного тока, условия подготовки образцов и др.). Знак преимущественного носителя по данным термо-э. д. с. обычно указывает на дырочную проводимость. Подвижность носителей в полимерных КПЗ сравнительно мала и составляет для КПЗ полистирол — тетрацианэтилен, по-ливинилнафталин — тетрацианэтилен 10 °—Ю- м (В-с), фе-нилендиамин — хлоранил около 10- м /(В-с), поли-м-винилкар-базол — иод (согласно эффекту Холла) менее 2-10- — 7- 10- м2/(В-с) [4, с. 50]. Из этих данных следует, что для иолимерных КПЗ мала вероятность зонного механизма электрической проводимости, а более вероятен барьерный механизм движения зарядов. [c.72]

Механизм электрической проводимости в полупроводниках часто рассматривается с точки зрения теории зон Брил-люэна в твердом теле [1137]. В простейшей модели для собственных полупроводников электрическая проводимость есть результат термического и оптического возбуждений электронов из заполненной зоны кристалла в первоначально пустую зону проводимости. Эти две энергетические зоны разделены запрещенной зоной, ширину которой можно оценить, например, по порогу фотоэффекта. С другой стороны, были предприняты попытки [702—704] описать проводимость такого типа исходя из концепции резонирующих связей Полинга в металлах и вводя гипотезу о некоторой полупроводя-щей связи . [c.107]

Если ширина запрещенной зоны очень велика (больше 4 эВ), то электрическую проводимость в веществе (нагреванием или облучением) возбудить практически невозможно. Это объясняется тем, что энергия теплового возбуждения электронов при нагревании даже до температуры плавления недостаточна для преодоления зоны запрещенных энергий. Следовательно, при нагревании кристалл расплавится прежде, чем возникнет электронная проводимость. Такие вещества называются изоляторами. К их числу относятся, например, алмаз (Д = 5,1 эВ), кварц (Д = = 5,2 эВ), многие типичные соли и т. п. При воздействии на изолятор электрических полей очень высокой напряженности в них наблюдается так называемое явление лавинного пробоя, который связан фактически с разрушением кристаллической решетки изолятора. Естественно, что возникающая при этом электрическая фоводимость не характеризует данное вещество, поскольку механизм ее соверщенно иной. [c.311]

Полимерные полупроводники, относящиеся к полнмеривлм комплексам с переносом заряда, характеризуются высокой про-води.мостью как вдоль макромолекулы, так и между молекулами Перенос тока в них осуществляется преимущественно по зонному механизму с невысокой шириной запрещенной зоны ( 0,1—0 3 эВ). К полимерным ком1 лек-сам относят я системы, включающие мономерные звенья, играющие роль доноров электронов, и соединения, выполняющие роль акцепторов. Образование донорно-акцепторных комплексов сопровождается частичным илн полным переносом электрона с орбитали донора на орбиталь акцептора. Электропроводимость этих соединений зависит от степенн взаимодействия компонентов. Увеличение донорно-акцепторного взаимодействия приводит к уменьшению расстояния между компонентами и повышению электрической проводимости [c.385]

Значение электрической проводимости и закономерности ее изменения зависят от очень многих факторов типа носителей заряда (электрон, дырка, ион, полиион, молион), механизма их перемещения в полимерной матрице (зонная теория, туннельный переход, прыжковая или перескоковая модель), химического строения или структуры полимеров (наличие, характер и протяженность сопряженных связей, дипольный момент мономерного звена, степень кристалличности полимера и степень ориентации макромолекул, наличие и природа посторонних макроскопических и молекулярных добавок и примесей и др.), воздействия внещних факторов (температуры, электрического и магнитного полей и времени их воздействия). При исследовании и применении полимерных материалов особое внимание следует обращать на приэлектродные процессы, которые могут существенно влиять на силу измеряемого электрического тока. Это [c.12]

Для атомов с нечетной валентностью и, в частности, для одновалентных атомов отпадает требование перекрытия заполненных электронами и пустых энергетических зон для осуществления механизма металлической проводимости, так как энергетическая зона, соответствующая основному состоянию, занята электронами лишь частично (наполовину при абсолютном нуле). Такое вещество должно быть электрическим проводником при любой плотности вплоть до границы моттовского перехода [33]. Поэтому исследование свойств плотной плазмы одновалентных газов и, в частности, щелочных металлов представляет особый интерес. Видимо, такими соображениями руководствовался автор работы [10], выбравший в качестве исследуемого объекта пары цезия в закритическом состоянии. Вероятно, цезию дано предпочтение здесь ввиду малого потенциала ионизации и большого диаметра его атома. Его критические параметры равны [c.282]

Фрёлихом была предложена теория электрического пробоя, в которой учитывается роль электронов, находящихся на ловушках [4, с. 64]. Если напряженность ноля достаточно велика Ж = Жпр), то энергетический баланс нарушается, электронная температура непрерывно растет, связанные электроны начинают интенсивно переходить в зону проводимости, что и соответствует (по Фрёлиху) развитию электрического пробоя аморфного диэлектрика. Согласно расчетам получается, что при таком механизме пробоя пробивная напряженность должна экспоненциально уменьшаться с ростом температуры диэлектрика [c.28]

В настоящее время в этой области проведено удивительно мало экспериментальных работ (см., однако, [106]). Но тем не менее затрачено много усилий с целью найти корреляцию между каталитической активностью полупроводниковых окисных катализаторов и такими объемными электрическими свойствами, как сопротивление, эффект Холла и термоэлектродвижущая сила. Так, изучалось влияние примесных добавок, которые, как известно, действуют на концентрации электронов и положительных дырок в зоне проводимости. Как ни ценны такие эксперименты, следует иметь в виду, что каталитическая активность — это поверхностное явление, и даже если электронный механизм включает концентрацию носителей в полупроводниковом катализаторе, то существенной оказывается только концентрация носителей в поверхностных слоях. Эти копцентрацип в свою очередь онределяются в рамках зонной структуры катализатора положением уровня Ферми на поверхности. Полную информацию об этом положении можно получить, только если измерить работу выхода или провести такие измерения, которые позволят отделить поверхностную проводимость от объемной. Действительно, при довольно высокой концентрации поверхностных состояний свойства поверхности полупроводника могут стать совершенно не зависящими от объемных свойств (например, примесного уровня и проводилюсти). Таким же образом выводы теории граничного слоя необходимо проверить, измерив работу выхода и поверхностный потенциал. Возможно даже, что приемлемой окажется информация, касающаяся присутствия протона и ионов карбония в катализаторах, близких по свохютвам к диэлектрикам. [c.169]

Японские исследователи разработали технологию получения нового материала d, ,..Mgj,Te [54], изучили его оптические и электрические свойства [55—58], исследовали механизм инжекции носителей и механизм излучения в диодах па основе этого материала [59]. По их данным, кристаллы di .Mg .Te обладают как p-, так и п-типом проводимости и имеют ширину запрещенной зоны, равную 1,95 эв при л = 0,35. Кристаллы выращивались из рас- [c.43]

Перейдем к частицам малого (в смысле г Lp) размера, например, коллоидным. Внутри такой частицы нет пространственного заряда, и дно зоны проводимости имеет одну и ту же энергию во всех точках частицы то же гюжно сказать и про потолОк валентной зоны (рис. 66, б). Существенно, что эта энергия не изменяется и при освещении (в рассмотренном здесь и выше простейшем случае закрепления границ зон на поверхности, а также в отсутствие некоторых тонких эффектов, которые будут обсуждены в разд. 5.2). Поскольку отсутствует электрическое поле внутри частицы, нет непофедственной основы для разделения генерированных электронов и дырок. Изменяется и механизм движения носителей по частице теперь они могут переноситься только диффузией под действием градиента концентрации, который возникает, если какой-то участок поверхности служит стоком для элек -ронов или дырок, так что локальная концентрация носителей в его окрестности уменьшается. Время диффузионного пробега носителей по [c.124]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология