Концентрация носителей заряда

Концентрация носителей заряда в собственном полупроводнике может быть определена на основании формулы (71) [c.124]

Существуют внутренний и внешний фотоэффекты. Внутренний фотоэффект сопровождается изменением или подвижности, или концентрации носителей заряда в диэлектриках и полупроводниках и положен в основу действия вентильных фотоэлементов и фотосопротивлений. Внешний фотоэффект сопровождается эмиссией электронов с поверхности материала, из которого изготовлен фотокатод фотоэлемента. Приложение напряжения и облучение фотокатода вызывает появление в цепи тока, который прямо пропорционален интенсивности света при определенных ее значениях. Характеристики некоторых типов фотоэлементов приведены в табл. И. [c.145]

Таким образом, удельная проводимость твердого тела равна произведению следующих величин заряда электрона, концентрации носителей заряда и их подвижности. Известно, что удельная проводимость полупроводников меньше удельной проводимости металлов. Из равенства (88) видно, что у полупроводников должна быть либо меньшая концентрация носителей п, либо мала их подвижность и. Для определения концентрации носителей заряда существует несколько методов, но наиболее широкое распространение получил метод, основанный на эффекте Холла. [c.122]

Таким образом, измеряя величину Ли и зная ее полярность, можно определить концентрацию и знак носителей заряда. В свою очередь, по концентрации носителей и удельной проводимости материала можно из выражения (88) подсчитать величину подвижности носителей заряда. Измерения, проведенные с помощью эффекта Холла, показали, что концентрация носителей заряда [c.123]

Концентрация носителей заряда в металлах очень велика и совпадает по величине с концентрацией атомов твердого тела, которая примерно составляет 10 частиц в I см . Это объясняется тем, что на каждый атом металла приходится по крайней мере по одному электрону, передвигающемуся в электрическом поле. Таким образом, концентрация носителей заряда в металлах является практически постоянной величиной и не может заметно изменяться под воздействием температуры, света, давления и других факторов. [c.10]

Таким образом, удельная электропроводность и пропорциональна концентрации электролита в растворе. Однако на опыте наблюдаются отклонения от пропорциональности, которые связаны с взаимодействием между ионами в растворе. В растворах слабых электролитов химическое взаимодействие приводит к неполной диссоциации молекул на ионы в растворах сильных (полностью диссоциированных) электролитов наблюдается электростатическое взаимодействие между ионами. Для того, чтобы провести оценку данных по электропроводности независимо от концентрации носителей заряда и их взаимодействия, введем понятие эквивалентной электропроводности X это электропроводность, отнесенная к постоянному числу носителей заряда К=% с. в зависимости от способа выражения концентра-дии (г-экв./мл или моль/мл) ее называют эквивалентной или молярной электропроводностью. [c.328]

Так как емкость С п из за низкой концентрации носителей заряда оказывается существенно меньше всех других последовательно включенных емкостей, то именно она должна определять общую емкость С, т. е. С = Спа- [c.275]

Гальваномагнитные эффекты. Одним из гальваномагнитных эффектов является эффект Холла — явление возникновения в полупроводнике с текущим по нему током поперечного электрического поля под действием магнитного поля. Методика и аппаратура, ос- нованные на использовании эффекта Холла, позволяют определять удельную электропроводность материала, тип электропроводимости, подвижность и концентрацию носителей заряда, ЭДС и постоянную Холла. [c.175]

Малая величина электропроводности может быть вызвана либо малой концентрацией носителей зарядов, либо малой их подвижностью. Определение концентрации носителей заряда, их знака и подвижности может быть сделано на основе измерения электропроводности и изучения эффекта Холла. [c.516]

Электрические, оптические и многие другие свойства твердых тел и жидкостей находятся в прямой зависимости от концентрации носителей заряда в этих телах. Под носителями заряда подразумеваются заряженные частицы (электроны или ионы), которые могут перемещаться под действием сил электрического поля. Поскольку атомы всех элементов построены из положительно заряженных ядер и отрицательно заряженных электронов, в состав любого тела всегда входит огромное количество заряженных частиц, однако не все они являются носителями заряда. [c.10]

А з > 2 кТ. Поэтому температурная зависимость величины в должна быть гораздо больше температурной зависимости подвижностей э и д. Из сказанного понятно, что температурная зависимость удельной проводимости собственного полупроводника практически совпадает с температурной зависимостью концентрации носителей заряда. С этой точки зрения величину (и + и ) можно считать примерно постоянной. Тогда, заменяя 2( ,Л э (Цэ+ д) нз Оо приходим к следующей формуле [c.132]

Подавляющее большинство электронов в полупроводниках и диэлектриках находится в связанном состоянии, т. е. не обладает способностью передвигаться в электрическом поле. Поэтому концентрация носителей заряда в этих веществах во много раз ниже, чем концентрация атомов твердого тела и при комнатной температуре составляет от 10 до 10 частиц в 1 сл . [c.11]

За счет энергии света может происходить изменение потенциальной и кинетической энергии любых входящих в состав данного тела частиц. Естественно, что по закону сохранения энергии при этом происходит поглощение квантов падающего на данное тело света. Если таким телом является полупроводник, то поглощение света может быть связано с изменением концентрации носителей заряда, а следовательно, с изменением удельной проводимости освещаемого тела. При этом различают несколько видов поглощения. Рассмотрим наиболее важные из них. [c.150]

Из формулы видно, что при возрастании исходной концентрации носителей заряда ( ) величина АЛтах убывает, а при возрастании температуры и количества избыточных зарядов — увеличивается. [c.156]

Из выражений (130), (131) и (132) следует, что большие значения контактной разности потенциалов, диэлектрической проницаемости и температуры способствуют расширению слоя пространственного заряда, а возрастание общей концентрации носителей заряда приводит к уменьшению эффективной толщины этого слоя. Для правильного понимания сказанного необходимо обратить внимание на двойное влияние температуры, которая, с одной стороны, способствует увеличению толщины слоя пространственного заряда, а с другой стороны может определять концентрацию носителей заряда, как это имеет место у полупроводников. [c.156]

Количественные оценки, произведенные по формуле (133), показывают, что при большой концентрации носителей заряда, т. е. у металлов, толщина слоя пространственного заряда близка к толщине одноатомного слоя и составляет несколько ангстрем. [c.157]

На основании сказанного можно определить значение равновесной контактной разности потенциалов для случая, когда тол-ш,ина соприкасающихся тел значительно превосходит толщину слоя пространственного заряда. Так как везде за пределами слоя пространственного заряда концентрация носителей заряда в данном теле сохраняет постоянное значение Сэ, то из условий равновесия следует, что величина контактной разности потенциалов Дб к равна разности работ выхода, деленной на величину заряда электрона [см. формулу (29)1 [c.157]

При контакте двух тел с весьма высокой концентрацией носителей заряда, например металлов, ширина начального и электростатического барьеров совпадают, и на границе раздела возникает потенциальный барьер простейшей формы. Очевидно, что внешняя разность потенциалов, приложенная к контакту, изменяет высоту этого барьера на величину q AU. [c.161]

Таким образом, в тех случаях, когда контактная разность потенциалов между полупроводником и металлом по величине превосходит 0,2 в, а по знаку соответствует обогащению полупроводника основными носителями, их термодинамическая концентрация на поверхности становится близка к единице. Последнее означает, что контактная поверхность полупроводника приобретает металлические свойства, т. е. обладает примерно такой же концентрацией носителей заряда, что и металлы. [c.179]

При выполнении этого условия, т. е. в том случае, когда контактная разность потенциалов между полупроводником и металлом превосходит по величине 0,5—1 в, а по знаку соответствует обогащению полупроводника неосновными носителями, на поверхности последнего возникает так называемый инверсионный слой. Из сказанного понятно, что основные носители в объеме полупроводника и в инверсионном слое на поверхности имеют противоположный знак. Так, в разобранном выше примере основными носителями в объеме кристалла являются дырки, а основными носителями на поверхности — свободные электроны. Отсюда следует, что потенциальный барьер в слое пространственного заряда полупроводника соответствует образованию р—п перехода. Поскольку термодинамическая концентрация носителей заряда на контактной поверхности полупроводника близка к единице, то потенциальный барьер между этой поверхностью и металлом практически отсутствует. Поэтому в рассмотренном случае, так же как и в предыдущем, на границе раздела образуется потенциальный барьер простейшей формы. Вольт-амперная характеристика этого барьера совпадает с вольт-амперной характеристикой р—п перехода. Сказанное поясняется энергетической диаграммой, приведенной на рис. 50. Из диаграммы видно, что равновесная высота потенциального барьера, расположенного в слое пространственного заряда полупроводника, равна расстоянию между уровнем электрохимического потенциала и уровнем наиболее удаленной от него зоны (проводимости или валентной) в объеме полупроводника. [c.181]

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]

Поверхностный потенциал. Параметры большинства полупроводниковых приборов весьма существенно зависят от концентрации носителей заряда вблизи поверхности кристалла. Из сказанного ранее следует, что эта величина однозначно определяется величиной контактной разности потенциалов в слое пространственного заряда полупроводника и концентрацией носителей в объеме кристалла [см. формулу (149)]. Заметим теперь, что поверхностная концентрация носителей заряда может быть выражена только через один параметр [c.207]

Концентрация носителей заряда и скорость рекомбинации на поверхности кристалла существенно зависят от химического состава окружающей атмосферы. Поэтому для получения стабильных параметров полупроводникового прибора необходимо в первую очередь обеспечить постоянство состава окружающей его атмосферы. Это требование выполняется путем запайки или заварки прибора в герметичный корпус, причем герметизация обычно производится в камерах с контролируемой средой. Покрытие кристалла полупроводника всевозможными лаками, пастами или пластмассами не в состоянии надежно изолировать его поверхность от воздействия внешней среды. Однако такие покрытия замедляют процессы молекулярного обмена и поэтому иногда применяются для предварительной защиты поверхности, необходимой до окончательной герметизации прибора. [c.212]

Работа выхода электронов из полупроводника ф определяется концентрациями носителей заряда [см. формулу (29)) и может быть изменена либо за счет освещения кристалла, либо инжек-цией через р — п п — р) переход. Отсюда следует, что концентрация адсорбированных в окисной пленке молекул кислорода зависит от электрических режимов (например, от плотности протекающего через р — п переход тока), в которых работает полупроводниковый прибор. Время установления равновесия между поверхностью кристалла и окружающей атмосферой составляет при комнатной температуре от двух часов до двух суток. Поэтому после резкого изменения электрического режима, например, после включения полупроводникового прибора, происходит сравнительно медленное (2—48 час.) изменение его параметров, связанное с процессами адсорбции или десорбции кислорода. Такое явление получило название тренировки и типично для некоторых кремниевых приборов. Из сказанного выше ясно, что изменение параметров прибора, происходящее при тренировке, носит временный характер и при возвращении к исходному режиму постепенно исчезает. [c.218]

В последнее время применяются так называемые эпитаксиальные пленки. Их получают наращиванием полупроводника на основной кристалл. Пленки должны точно повторять кристаллическую структуру подложки, но могут отличаться типом проводимости, вследствие чего можно создать р—л-переходы с заданной концентрацией носителей зарядов, получить низкоомные слои на высокоомных полупроводниках и наоборот. Широко используются в промышленности методы наращивания эпитаксиальных пленок кремния и германия в случае восстановления тетрахлоридов очень чистым водородом при повышенной температуре [c.249]

Ю В/град. Знак определяется природой пары. В паре железо—константан ток в горячем спае направлен от константана к железу. У полуметаллов и полупроводников на два-три порядка больше, чем у металлов, так как концентрация носителей заряда значительно меньше и зависит от. температуры (см. ниже). [c.233]

Отсюда собственная концентрация носителей заряда [c.245]

Химический потенциал. Выражение (429) для п (и р) позволяет вычислять концентрацию электронов (и дырок) при условии, что известно 1. Однако химический потенциал сам зависит от.температуры и концентрации носителей заряда. Поэтому для решения задачи необходимо еще одно уравнение, которое бы связывало концентрации и химический потенциал. Таким уравнением является условие электрической нейтральности. Запишем условие электронейтральности для единичного объема полупроводника. Для этого необходимо подсчитать заряд положительных и отрицательных частиц. [c.245]

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]

Учитывая зависимость подвижности й концентрации носителей заряда от температуры [см. (431) ], электропроводность собственного полупроводника можно записать в виде [c.252]

Буквами обозначены графики для разных значений уровня Ферми а -30 мэВ Ь - 60 мэВ. Сплошные линии соответствуют концентрации носителей заряда равной 0.1x10 см пунктирные - 2x10 см. [c.138]

Известно, что бор ча Стично растворяется в решетке, о.бразуя раствор замещения, а частично локализуется на границах кристаллитов, находясь как в атомарном состояиии, так и в виде вкраплений фазы карбида бора. Каждый атом замещеиия создает в валентной зоие одну дырку, тем самым изменяя концентрацию носителей заряда. Однавременно р.аств.орен1ие бора в решетке должно вызвать дополнительное рассеяние и соответственно уменьшение эффективной длины свободного пробега носителей заряда. В отличие от этого бор, находящийся на границах кристаллитов, не изменяет концентрацию носителей заряда и, очевидно, не влияет на их рассеяние (это предположение справедливо до тех пор, пока [1], существованием другой фазы можно пренебречь). [c.163]

Для получения монокристаллов ряда тугоплавких разлагающихся полупроводниковьгх соед. (напр., dS, ZnS, Si , AIN и др.) используют кристаллизацию из газовой фазы (методы сублимации и хим. траиспортньк р-ций). В случае если при выращивании монокристаллов не удается получить соед. требуемого стехиометрич. состава, кристаллы разрезают на пластины, к-рые подвергают дополнит, отжигу в парах недостающего компонента. Наиб, часто этот прием используют в технологии получения монокристаллов узкозонных соед. типа А В и А" В , где собств. точечные дефекты сильно влияют на концентрацию и подвижность носителей тока, т.е. проявляют высокую электрич. активность (РЬТе, PbjSnj e, d gj e и др.). При этом удается снизить концентрацию носителей заряда в кристаллах на иеск. порядков. Для вьфащивания профилированных монокристалов П.м. (ленты, прутки, трубы,и т.д.) используют метод Степанова. [c.60]

Представление об ассоциации ионов и образовании ионных пар дает четкое объяснение аномалий поведения раствора, образованного растворителем с малой диэлектрической проницаемостью. В таких растворах межионные силы очень велики и про-десс ассоциации должен идти очень далеко. Отмеченная ситуация имеет место в твердых растворах на основе таких полупроводников, как кремний и германий. Процесс образования ионных до-норно-акцепторных пар в этих растворах проявляется очень ярко и доказывается экспериментальными данными по исследованию холловской концентрации носителей заряда. Следует четко разграничивать понятия ассоциации и неполной диссоциации, на что указывал в своих работах и сам Бьеррум. [c.400]

Рассмотрим электропроводность собственного полупроводника. Под термином собственный полупроводник понимают либо совершенно чистый материал, либо такой материал, в котором при-сутству.ющие примеси не влияют на концентрацию носителей заряда. [c.124]

При измерении образцов полуфабриката ГМЗ, обработанного в интервале температур 1500-3000 °С [56], в соответствии с увеличением размеров кристаллитов и с изменением зонной структуры, степень графитации изменялась от О до 0,54. Совершенствование структуры сопровождалось ростом подвижности, уменьшением концентрации носителей заряда и увеличением электронной составляющей в процессе переноса заряда. При этом росло магнетосопротивление, знак коэффициента 96 [c.96]

Легирование. Для получения П. м. электронного типа проводимости (я-типа) с изменяющейся в широких пределах концентрацией носителей заряда (электронов) обычно используют донорные примеси, образующие мелкие энергетич. уровни в запрещенной зоне вблизи дна зоны проводимости (энергия ионизации < 0,05 эВ). Для П. м. дырочного типа проводимости (р-типа) аналогичная задача решается путем введения акцепторных примесей, образующих мелкие энергетич. уровни в запрещенной зоне вблизи потолка валентной зоны. Такие примеси при комнатной т-ре практически полностью ионизованы, так что их концентрация приблизительно равна концентрации носителей заряда, к-рая связана с подвижностями носителей соотношениями а = ец я для П.м. я-типа и а , = еЦрР для П.м. р-типа (а, и ар-проводимость и подвижности электронов и дырок соответственно). Для Ое и 81 осн. донорными легирующими примесями являются элементы V гр. периодич. системы Р, Аз, 8Ь, а акцепторными-элементы III гр. В, А1, Оа. Для соед. типа А В -соотв. примеси элементов VI гр. (8, 8е, Те), а также 8п, и элементов II гр. (Ве, М , 2п, Сс1). Элементы IV гр. (81, Ое) в зависимости от условий получения кристаллов и эпитаксиальных слоев соед. типа А" В могут проявлять как донотные, так и акцепторные св-ва. В соед. типа А"В и А В поведение вводимых примесей сильно осложняется присутствием собств. точечных структурных дефектов. Необходимые тип и величина проводимости в них обычно достигаются прецизионным регулированием отклонения состава от стехиометрического, обеспечивающего заданную концентрацию определенного типа собств. точечных дефектов структуры в кристаллах. [c.61]

Полупроводниковые электроды использовали главным образом в фундаментальных исследованиях реакций электронного переноса [118]. Такие реакции на полупроводниках значительно отличаются от подобных реакций на металлах. В последнем случае скорость электрохимического процесса определяется тем, насколько высока напряженность электрвдеского поля иа поверхности электрода. На полупроводниках скорость реакции определяется главным образом концентрацией носителей зарядов иа поверхности, поэтому тип носителей (электроны или дырки) в полупроводнике может очень сильно влиять иа скорость реакции. [c.187]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология