Учебно-методический комплекс Для управления электрическими свойствами полупроводников в них специально вводят примеси

Зависимость положения уровня Ферми от температуры для Ge n- и p-типов

Уравнение электронейтральности

• Для собственного полупроводника:

• Если в полупроводнике присутствуют как донорная, так и акцепторная примесь

• Проводимость полупроводников

• Электронная проводимость

• Средняя тепловая скорость движения электронов будет определяться классическим соотношением:

• ~107 см/с – средняя тепловая скорость электронов, k – постоянная Больцмана

• Электроны взаимодействуют с дефектами кристаллической решетки, между собой и ядрами, изменяя (рассеивая) свою кинетическую энергию.

• Усредненное значение участков пути, пройденное электроном между актами рассеяния, называются средней длиной свободного пробега. Время между двумя актами взаимодействия – временем свободного пробега:

• При воздействии электрического поля Ē на полупроводник средняя скорость движения носителей заряда становится не равной нулю ( ) в направлении, определяемом направлением напряженности электрического поля, она называется дрейфовой скоростью. Движение носителей заряда под воздействием электрического поля называется дрейфом

Смещение энергетических зон под действием электрического поля

• А) Без смещения Б) Приложено внешнее напряжение

Расчет скорости свободного электрона

Схема движения свободного электрона

• а – при отсутствии внешнего поля б – при наличии внешнего поля Е

• Коэффициент пропорциональности между дрейфовой скоростью и напряженностью электрического поля называют подвижностью носителей заряда и обозначают μ [ ]

• Предположим, что ток через образец создается электронами, концентрация которых n и средняя дрейфовая скорость

• .

• Поскольку величина тока равна заряду, проходящему через сечение образца в единицу времени, плотность тока при слабом электрическом поле по закону Ома:

• где σ – проводимость.

• Отсюда легко получить закон Ома в дифференциальной форме:

• Где – электронная проводимость (Ом∙см)

• Проводимость материала определяется двумя основными параметрами: подвижностью носителей заряда и их концентрацией.