Главная » Все файлы » Просмотр файлов из архивов » Файлы формата DJVU » Степаненко И. Основы теории транзисторов и транзисторных схем (1977)

Степаненко И. Основы теории транзисторов и транзисторных схем (1977), страница 5

DJVU-файл Степаненко И. Основы теории транзисторов и транзисторных схем (1977), страница 5 Теория твердотельной электроники (ТТЭ) (2182): Книга - 8 семестрСтепаненко И. Основы теории транзисторов и транзисторных схем (1977): Теория твердотельной электроники (ТТЭ) - DJVU, страница 5 (2182) - СтудИзба2018-01-12СтудИзба

Описание файла

DJVU-файл из архива "Степаненко И. Основы теории транзисторов и транзисторных схем (1977)", который расположен в категории "". Всё это находится в предмете "теория твердотельной электроники (ттэ)" из 8 семестр, которые можно найти в файловом архиве РТУ МИРЭА. Не смотря на прямую связь этого архива с РТУ МИРЭА, его также можно найти и в других разделах. Архив можно найти в разделе "книги и методические указания", в предмете "теория твердотельной электроники (ттэ)" в общих файлах.

Просмотр DJVU-файла онлайн

Распознанный текст из DJVU-файла, 5 - страница

Те и другие образуются одновременно и в равных количествах. Теперь влек- троны обеих зон могут двигаться в электрическом поле, обеспечивая проводимость кристалла. Перевод электрона из валентной зоны в зону проводимости аналогичен возбуждению электрона в изолированном атоме, т. е.

переводу его на один из верхних уровней. Такое возбужденное состояние, как известно, является временным: через некоторое время электрон в атоме возвращается на исходный уровень,.а в твердом теле — в валентную зону. В корпускулярном аспекте это ~озвращение есть реколгбинация электрона и дырки. Среднее время возбужденного состояния электрона (т.

е. пребывания его в зоне проводимости) в 8 1-2 было названо временем жизни. С увеличением температуры увеличивается число «энергичных» фононов и возрастает количество электронно-дырочных пар. Соответственно растет собственная проводимость полупроводника. Зонные диаграммы примесных полупроводников показаны иа рис. 1-12, б и в. Так как процентное содержание примесных атомов обычно очень мало, то расстояния между ними относительно велики и их можно рассматривать как изолированные атомы, уровни которых, как известно, не превращаются в зоны.

Эти примесные уровни изображены на диаграмме штрихами; каждый штрих соответствует атому примеси. Донорная примесь характерна тем, что ее валентные уровни располагаются в верхней половине запрещенной зоны (рис. 1-12, б); все эти уровни заполнены при нулевой температуре. Акцепторная примесь характерна тем, что ее валентные уровни располагаются в нижней половине запрещенной зоны (рис. 1-12, з); все эти уровни пусты при нулевой температуре. Переходы электрона с донорного уровня в зону проводимости или из валентной зоны на акцепторный уровень требуют сравнительно небольшой энергии х. Поэтому при нагреве число фононов, способных ионизировать донор или акцептор и тем самым создать свободный электрон или свободную дырку, будет гораздо больше числа фононов, способных перевести электрон через всю запреи!епную зону и абра:ювать электроннодырочную пару.

Соответственно примесная проводимосп оказывается гораздо больше собственной. Однако этот вывод относится только к сравнительно низким температурам. Дело в том, что по мере повышения температуры собственная проводимость растет непрерывно, а примесиая имеет предел, соответствующий нонизации в с е х наличных примесиых атомов. Таким образом, при достаточно высокой температуре проводимость полупроводника всегда бывает почти собственной. Если увеличивать концентрацию примесей, то расстояние между примесными атомами уменьшается и их энергетические уровни постепенно превращаются в зоны.

Образовавшаяся п р и м е с н а я зона, расширяясь, в конце концов сливается с ближайшей разрешенной зоной кристалла, и получается зонная структура, близкая к металлу. Такой примесный полупроводник называют вырпясдеьным или полуыепюллолс Обычно в полупроводниках одновременно присутствуют и донорная, и акцепторная примеси, но в разных концентрациях (соответственно 1«х и 1«'„). Рассматривая этот случай, следует учесть, что при нулевой температуре система (кристалл с примесями) должна обладать минимальной энергией. Поэтому электроны с высоких донорных уровней переходят на более низкие — акцеп- х Например, при ширине запрещенной зоны в кремнии около 1 зВ уровни типияных позоров и акпепторов расположены иа расстоянии примерно 0,05 »В от соответствующих разрешенных зои.

В германии зги расстояния составляют около О,О! зВ при ширине запрещенной зоны около 0,7 зВ. торные, которые, как отмечалось, прп нулевой температуре не заполнены. Пусть !у, > !т';, тогда при нулевой температуре все акцепторные уровни заполняются электронамв (т. е. ионизируются), а число заполненных (ненонизнрованных) донорных уровней уменьшится до Ф, — !т', (рис. 1-13, а).

При повышении температуры именно эти уровни будут создавать электроны, так как уход электронов с акцепторных уровней требует гораздо большей энергии, соответствующей почти полной ширине запрещенной зоны. Поэтому разность Ф, — Ж, следует считать аффективной концентрацией донорных атомов. Аналогично, если Ф, ) )т'„ то при нулевой температуре в с е доноры ионизируются, а эффективная концентрация акцепторов будет равна Ж, — )тн (рис. 1-13, б). В дальнейшем, чтобы не усложнять выражения, мы будем, как правило, понимать под Фн и й(, эффективные концентрации.

а) — О) з) Рис. !-!3. Результирующая концентрации донорных и акцепторных атомов при наличии примесей обоих типов дли Т = 0 К. и — превалирует Лонорная прннесь; б — превалирует акцепторная примесь; е — коли- нсство обени примесей оаинаково. Если количество обоих типов примеси одинаково ()т' = А(,), то эффективные концентрации доноров и акцепторов равны нулю (рис.

1-13, и). Такой полупроводник называется компенсированным. Он имеет такую же удельную проводимость, как и собственный, но отличается от последнего (по времени жизни носителей и некоторым другим параметрам), поскольку наличие значительного количества примесей связано с соответствующими искажениями кристаллической решетки. Некоторые примеси имеют энергетические уровни, расположенные в запрещенной зоне достаточно глубоко, т. е. характеризуются сравнительно высокой энергией ионнзации.

Эти примеси также играют значительную роль в полупроводниковой технике. Например, если примесные уровни расположены вблизи середины запрещенной зоны (типичный случай — уровни золота в кремнии), то существенно облегчаются как генерация свободных электронов, так и их рекомбинация путем двухступенчатых переходов: из зоны иа уровень и с уровня в другую зону. Такие уровни называют гбыерационяо-рекомбцлпционнасми центрами. Их наличие сильно влияег на время жизни носителей (см. $ 1-10). другим примером могут служить уровни, расположенные вблизи середины верхней или нижней половины запрещенной зоны. Такие уровни в отличие от генерационно-рекомбинапионных центров захватывают носители из ближайшей зоны и через некоторое время отдают их в ту же зону, поскольку «расстояние» до другой зоны значительно больше.

Следовательно, уровни этого типа на некоторое время «выводят из игры» часть носителей (электронов или дырок), что сказывается на стабильности, шумах и других свойствах полупроводниковых приборов. Такие уровни называют ловуииотли т. В заключение отметим, что многие примеси дают в запрещенной зоне по 2 — 3 уровни. Например, золото в кремнии дает два уровня: один в середине, другой в нижней половине запрещенной зоны (0,35 В от потолка валентной зоны); последний, несмотря на свое расположение, является донорным.

Этот факт, как и другие аналогичные, объясняется возможностью некоторых атомов захватывать не один, а два и больше электронов; тогда, например, однозарядный отрицательный ион, который формально следовало бы отнести к акцепторам, по существу лишен того второго электрона, который он еще мог бы захватить, т. е. должен рассматриваться как донор. 1-5. ЗАКОНЫ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ НОСИТЕЛЕЙ В ЗОНАХ ПОЛУПРОВОДНИКА В теории твердого тела показывается, что энергетические уровни распределены по высоте разрешенной зоны неравномерно: плотность их меняется от границы в глубь зоны. Таким образом, каждому уровню с энергией й7 соответствует определенная плотность Р ((Р), т.

е. число урдвней, отнесенное к единице энергии и единице объема твердого тела. Вблизи «дна» и «потолка» каждой из разрешенных зон плотность уровней (1/Дж см») для узких интервалов энергии «((Р выражается следующей формулой 11-31: (1-!а) Здесь Ь вЂ” постоянная Планка (таба. 1-2); и " — аффективная масса; энергия (У отсчитывается от граничного уровня В',р внутрь зоны. В средних областях зон функция Р ((т«') имеет более сложный вид, но электроны этих областей малосущественны для проводимости. Величина тр", является поте н ц и а л ь н о й энергией электрона или дырки, так как на границах зон скорость частиц, а значит, и их кинетическая энергия равны нулю (см. с. 13); (Р— полная энергия частиц.

1 Термин «ионушка» часто относит и к «енерационно-рекомбинациониым венграм. Р(т)== — (» ) р' т — гр 1»и а» Рз (р) — э 1 е вг +1 (1-2а) (1-2б) где Р йр) — плотность уровней, 1/ (В .см'); ~р=йу~д — потенциал, характеризующий энергию; грл — уровень Ферми в вольтах (потенциал Ферми); ~рг — температурный потенциал! фг=— йТ Т ч 11 600 ' (1-3) Название «температурный потенциал» для величины <рг вполне оправдано, поскольку она имеет размерность напряжения и пропорциональна температуре '. Полезно запомнить, что при температуре Т = 300 К (которую мы условно будем называть «комнатной») температурный потенциал грг(300 К) 0,025 В, илн 25 мВ.

На Рис. 1-14 функции Р йр) и Р„рр) показаны на зонной диаграмме собственного полупроводника. Однако ближайшие выводы будут в равной степени относиться к примесным полупроводникам; специфика тех и других будет рассмотрена позже, В ненырояеденных полупроводниках (см.

й 1-6) уровень Ферми ~рр всегда лежит в запрещенной зоне. Глубину его залегания можно характеризовать «расстоянием» от одной из разрешенных зон, выраженным в единицах температурного потенциала грг. В боль- «С Формальной точки зрения энергия йул соответствует такому эиергегкческому уровню, вероятность ааполнення которого равна »1». Подробнее Уровень Ферми рассматривается в й 1-6. » С физической точки зрения температурный потенциал есть выраженная в электрнческик единицах статистическая температура нли близиая к ней сред. няя кинетическая энергии свободного электрона и электронном газе 191. Вероятность нахождения электрона на том или ином уровне дается распределением Ферми — Диракп Рз()Р)= „, йм (1-1б) в эг +1 где й — постоянная Больцмана (табл.

Свежие статьи
Популярно сейчас
А знаете ли Вы, что из года в год задания практически не меняются? Математика, преподаваемая в учебных заведениях, никак не менялась минимум 30 лет. Найдите нужный учебный материал на СтудИзбе!
Ответы на популярные вопросы
Да! Наши авторы собирают и выкладывают те работы, которые сдаются в Вашем учебном заведении ежегодно и уже проверены преподавателями.
Да! У нас любой человек может выложить любую учебную работу и зарабатывать на её продажах! Но каждый учебный материал публикуется только после тщательной проверки администрацией.
Вернём деньги! А если быть более точными, то автору даётся немного времени на исправление, а если не исправит или выйдет время, то вернём деньги в полном объёме!
Да! На равне с готовыми студенческими работами у нас продаются услуги. Цены на услуги видны сразу, то есть Вам нужно только указать параметры и сразу можно оплачивать.
Отзывы студентов
Ставлю 10/10
Все нравится, очень удобный сайт, помогает в учебе. Кроме этого, можно заработать самому, выставляя готовые учебные материалы на продажу здесь. Рейтинги и отзывы на преподавателей очень помогают сориентироваться в начале нового семестра. Спасибо за такую функцию. Ставлю максимальную оценку.
Лучшая платформа для успешной сдачи сессии
Познакомился со СтудИзбой благодаря своему другу, очень нравится интерфейс, количество доступных файлов, цена, в общем, все прекрасно. Даже сам продаю какие-то свои работы.
Студизба ван лав ❤
Очень офигенный сайт для студентов. Много полезных учебных материалов. Пользуюсь студизбой с октября 2021 года. Серьёзных нареканий нет. Хотелось бы, что бы ввели подписочную модель и сделали материалы дешевле 300 рублей в рамках подписки бесплатными.
Отличный сайт
Лично меня всё устраивает - и покупка, и продажа; и цены, и возможность предпросмотра куска файла, и обилие бесплатных файлов (в подборках по авторам, читай, ВУЗам и факультетам). Есть определённые баги, но всё решаемо, да и администраторы реагируют в течение суток.
Маленький отзыв о большом помощнике!
Студизба спасает в те моменты, когда сроки горят, а работ накопилось достаточно. Довольно удобный сайт с простой навигацией и огромным количеством материалов.
Студ. Изба как крупнейший сборник работ для студентов
Тут дофига бывает всего полезного. Печально, что бывают предметы по которым даже одного бесплатного решения нет, но это скорее вопрос к студентам. В остальном всё здорово.
Спасательный островок
Если уже не успеваешь разобраться или застрял на каком-то задание поможет тебе быстро и недорого решить твою проблему.
Всё и так отлично
Всё очень удобно. Особенно круто, что есть система бонусов и можно выводить остатки денег. Очень много качественных бесплатных файлов.
Отзыв о системе "Студизба"
Отличная платформа для распространения работ, востребованных студентами. Хорошо налаженная и качественная работа сайта, огромная база заданий и аудитория.
Отличный помощник
Отличный сайт с кучей полезных файлов, позволяющий найти много методичек / учебников / отзывов о вузах и преподователях.
Отлично помогает студентам в любой момент для решения трудных и незамедлительных задач
Хотелось бы больше конкретной информации о преподавателях. А так в принципе хороший сайт, всегда им пользуюсь и ни разу не было желания прекратить. Хороший сайт для помощи студентам, удобный и приятный интерфейс. Из недостатков можно выделить только отсутствия небольшого количества файлов.
Спасибо за шикарный сайт
Великолепный сайт на котором студент за не большие деньги может найти помощь с дз, проектами курсовыми, лабораторными, а также узнать отзывы на преподавателей и бесплатно скачать пособия.
Популярные преподаватели
Нашёл ошибку?
Или хочешь предложить что-то улучшить на этой странице? Напиши об этом и получи бонус!
Бонус рассчитывается индивидуально в каждом случае и может быть в виде баллов или бесплатной услуги от студизбы.
Предложить исправление
Добавляйте материалы
и зарабатывайте!
Продажи идут автоматически
5075
Авторов
на СтудИзбе
455
Средний доход
с одного платного файла
Обучение Подробнее