Зонная диаграмма ПП с донорной примесью
Основные сведения из истории развития электроники.
1873г — Максвел — создание основ электродинамики.
1874г — Браун — Открыл одностороннюю проводимость контактов разных материалов.
1895 — Ренгенн — Открыл ренгеновское излучение
1895 — Попов — создание радиосвязи
1897 — Томпсон — открытие электрона
1896-1899 — Лоренц — соднание электронной теории.
1904 — Флеминг — создание диода
1904 — Столетов — создание фотоэлемента
1907 — Форекс — троид
1910-1914 — Коваленков, Папалексин — создание диодов, триодов
Развитие электроники
1907 — триоды
1945 — первые вычеслительные устройства
1948 — первые транзисторы
1952 — интегральные схемы (ИС)
1959 — Чипы
1968 — компьютер на ИС
1971 — микропроцессоры (Inlel 41004)
1974 — Intel 8008
1981 — Персональные компьютеры
Электропроводность полупроводников.
Полупроводником называют материал, удельное сопротивление которого при комнатной температуре в пределах 10^-5 – 10^10 Ом/см.
ПП занимают промежеточное положение между металлами и диэлектриками.
Теория ПП основана на неории электропроводности, согластно которой атом в-в состоят из ядра окруженного оболочками — траекториями электронов. Электрон находится в движении на растоянии от ядра в пределах слоев (оболочек). Определяется энергией каждых из слоев, можно поставить энергетический уровень, чем дальше электрон тем выше уровень. Согласно энергетическому спектру, если электрон переходит с одного уровня на другой то выделяется либо поглощается квант энергии.
Для ПП характкрно наличие кристалической решетки с ковалентной связью.
Классификация по уровням РЗ и ЗЗ
1) Металл |ЗП | ВЗ|
2) ПП |ЗП | ЗЗ(0.1 — 0.6 эВ) | ВЗ|
3) Диэлектрик |ЗП | ЗЗ(>6 эВ) | ВЗ|
Зона проводимости (ЗП) совокупность уровней куда могут перходить элекнроны в процессе взаимодействия атомов.
У ПП при некотором значении температур часть электроной приобретают энергию тепла и они оказываются в ЗП, а если электрон покинет валентную зону (ВЗ), то образуетмся свободный энергетический уровень — вакантное место (дырка).
И так в ПП имеются свободные электроны и дырки и соответсвующая электропроводность, обуславливающая движение электронов - электронная.
А электропроводность обуславливающая движение дырок — дырочная.
У ПП при температуре не равной 0 К образуется парное движение электронов и дырок.
Движение зарядов обуславливается тепловой энергией.
В теле ПП происходит генерация и рекомбинация зарядов, при чем промежуточное время между генерацией и рекомбинацией называют временем жизни носителей заряда, а расстояние пройденое носителем за время жизни длинной.
Удельная проводимость ПП
Под действием внешнего поля в ПП по закону электродинамики начитается движение зарядов (отриц.- к полож контакту; полож -к отриц контакту.)(изобр рисунок).
Плотность токов определяется величиной заряда, удельной концентрацией и проводимостью
Jn b Jp – плотность электронов и дырок
mn и mp — подвижность электронов и дирок
n и p – концентрация электронов и дырок
qn — -1.6x10^-19 Кл и qp — +1.6x10^-19 Кл
- ток дрейфа
Удельная проводимость.
E – напряженность.
Примесная проводимость
Установлено, что электропроводность существенно зависит от примесей (акцепторной и донорной). Название этих примесей определяется каким образом замещаются атомы кристаллической решетки.
1) Валентность примеси меньше, чем у основного материала (Ge + In). В этом случае, чтобы образовать кристаллическую решетку индий «отбирает» электрон у германия. Отметим, что индий отбитая электрон связывает германий в ковалентную связь и образуется дырка, те положительно заряженный германий. Такой вид примеси называется акцепторный. Электропроводность — дырочная, а ПП p- типа.
2) Валентность примеси больше валентности основного материала (Ge + Сурьма). В этом случае появляется свободный электрон, связи ковалентные. Донорная примесь. Электропроводность — электронная, а ПП n- типа.
Зонная диаграмма ПП с донорной примесью
Валентность примеси больше валентности основного материала (Ge + Сурьма). В этом случае появляется свободный электрон, связи ковалентные. Донорная примесь. Электропроводность — электронная, а ПП n- типа.
 |
Eс — уровень энергии дна зоны проводимости
Еv — уровень энергии потолка зоны проводимости
Ед — уровнь энергии донорной примеси.