Помощничек
Главная | Обратная связь


Археология
Архитектура
Астрономия
Аудит
Биология
Ботаника
Бухгалтерский учёт
Войное дело
Генетика
География
Геология
Дизайн
Искусство
История
Кино
Кулинария
Культура
Литература
Математика
Медицина
Металлургия
Мифология
Музыка
Психология
Религия
Спорт
Строительство
Техника
Транспорт
Туризм
Усадьба
Физика
Фотография
Химия
Экология
Электричество
Электроника
Энергетика

Физические основы полупроводниковой техники

Твердые вещества, по их способности проводить электрический ток делятся на три группы: проводники, диэлектрики, полупроводники.

В основе промышленной электроники лежит применение полупроводниковых приборов. Это значит, что необходимо рассмотреть электрические свойства полупроводников. Что такое полупроводник? Это вещество, имеющее удельное омическое сопротивление в пределах 10-3-10-4ОМ. Полупроводники занимают по электропроводности промежуточное положение между проводниками и диэлектриками. Это обусловлено различием в энергетических спектрах этих материалов. Энергетические диаграммы:

Чистые полупроводники

ΔẀ

 


Рис. 1.1 Енергетическая диаграмма

В - валентная зона, все уровни которой при t = абс нулю заполнены электронами.

С- зона свободных электронов уровни, на которых возможен переход электронов при возбуждении атомов (зона проводимости).

З - запрещенная зона, энергетические уровни, в которых отсутствуют. Наличие этой зоны означает, что для перехода электрона в зону проводимости необходимо сообщить энергию большую, чем ΔW.

Из физики известно, что связь атомов, при которой каждый из них остается нейтральным наз. ковалентной (валентной). Нарушение валентных связей приводит к образованию свободных электронов и пустых мест–дырок. Из-за относительно узких запрещенных зон в полупроводниках некоторые электроны могут получить энергию, достаточную для преодоления запрещенной зоны и перейти в зону проводимости. При уходе электрона в валентной зоне остается незаполненный энергетический уровень-дырка. Такая электропроводность полупроводников, связанная с нарушением валентних свіязей называется их собственной проводимостью

Понятие дырка с точки зрения зонной теории. Если приложить к полупроводнику напряжение, то при наличии электрического поля в движение приходят не только свободные электроны зоны проводимости, но и электроны валентной зоны. Оказывается, что движение этой огромной массы электронов валентной зоны с самыми различными эффективными массами эквивалентно движению ограниченного количества (по количеству незаполненных уровней) квазичастиц с положительным зарядом, которые и были названы дырками.

В кристалле полупроводника появляется свободный электрон, который перемещается по кристаллу и дырка - узла, лишенная одного из электронов связи. Восстановление связи возможно за счет электронов из соседней связи. Процесс восстановления связи за счет перемещения электронов, т.е. процесс в валентной зоне удобно представить в виде направленного движения дырок (+) В кристалле происходит перемещение, как электронов, так и дырок. Этот процесс образования пары (электрон-дырка) в валентной зоне называется генерацией собственных носителей зарядов. Протекает еще один процесс – рекомбинация, т.е. встреча дырок и свободных электронов, сопровождается возвратом электронов из зоны проводимости в зону валентную. Этот процесс происходит на дефектах кристаллической решетки-центры рекомбинации.

Однако на практике чистые проводники в промышленности не применяются. В чистые проводники вводятся примеси. Введение примесей приводит к появлению так называемой примесной проводи мости. Примеси, которые отдают свои электроны в зону проводимости основного полупроводника, называются донорами. Таким образом, при помощи доноров создаются полупроводники, в которых основними носителями зарядов служат электроны, проводимость называться электронной (типа П). Примеси, способные принимать на свои уровни валентности электроны, называются акцепторныеАналогично при помощи акцепторов создаются полупроводники, в которыхв которых основними носителями зарядов являються дырки.. Такая проводимость будет называться дырочной (типа Р). Следует ввести понятие – основные и не основные носители зарядов. В проводимости типа-Р основными носителями будут – дырки, а не основными –электроны. При проводимости типа-П основными носителями будут электроны, а не основными –дырки.

Классификация силовых полупроводниковых элементов представлена на рис.1.2

Рис. 1.2. Классификая силових полупроводниковых элементов

 




©2015 studenchik.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.