Студопедия

КАТЕГОРИИ:

АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция

ВЛАСТИВОСТІ НАПІВПРОВІДНИКІВ (НП)




Напівпровідники (НП) належать до класу речовин, що мають тверду кристалічну структуру і за провідністю (104 – 10-10 См/см) займають проміжне місце між провідниками (104 - 106 См/см) та діелектриками (10-10 См/см та менше).

Матеріали для виготовлення НП: кремній (Sі – має робочу температуру до 140 °С), германій (Gе - найбільша робоча температура 75 °С), арсенід галію (GаАs - працює при температурах до 350-400 °С), а також селен, телур, деякі окисли, карбіди та сульфіди.

Властивості НП:

- негативний температурний коефіцієнт опору - із збільшенням температури їх опір зменшується (у провідників - зростає);

- додання домішок призводить до зниження питомого опору (у провідників - до збільшення);

- на електричну провідність впливають радіація, електромагнітне випромінювання.

Валентними називаються електрони, розташовані на зовнішній орбіті атома речовини. Вони найслабкіше зв'язані з ядром і визначають фізичні та хімічні властивості речовини.

НП мають кристалічну структуру. Між атомами кристалічних грат існують зв'язки. Вони утворюються валентними електронами, які взаємодіють не тільки з ядром свого атома, але і з сусідніми.

У кристалах германію зв'язок між двома сусідніми атомами здійснюється двома валентними електронами — такий зв'язок називається двохелектронним, або ковалентним рис.1).

Рисунок 1 – Кристалічні гратки германію

 

Особливість двохелектронних зв'язків - при їх створенні електрони зв'язку належать вже не одному, а відразу обом, зв'язаним між собою атомам, тобто є для них спільними.

Кристалічні гратки, в яких кожен електрон зовнішньої орбіти зв'язаний ковалентними зв'язками з рештою атомів речовини, є ідеальними.

Під дією зовнішніх факторів деякі валентні електрони атомів кристалічних граток набувають енергію, достатню для звільнення від ковалентних зв'язків, тобто для переходу електронів з валентної зони в зону провідності.

Діркою називається вільне місце при звільненні електрона від ковалентного зв'язку, що володіє елементарним позитивним зарядом, рівним по абсолютній величині заряду електрона, а процес утворення пари електрон — дірка називається генерацією зарядів. Дірка володіє позитивним зарядом, тому вона може приєднати до себе електрон сусіднього заповненого ковалентного зв'язку. В результаті, цього відновлюється один зв'язок - цей процес називають рекомбінацією і руйнується сусідній, тобто заповнюється одна дірка і одночасно з цим виникає нова у іншому місці. Такий генераційно-рекомбінаційний процес безперервно повторюється, і дірка, переходячи від одного зв'язку до іншого, переміщується по кристалу. За відсутності зовнішнього електричного поля електрони і дірки переміщуються в кристалі хаотично унаслідок теплового руху. В цьому випадку струм в напівпровіднику не виникає. Якщо ж на кристал діє електричне поле, рух дірок і електронів стає впорядкованим і в кристалі виникає електричний струм.

Провідність НП обумовлена переміщенням вільних електронів і дірок. У першому випадку носії зарядів негативні, в другому - позитивні. Відповідно розрізняють два види провідності напівпровідників - електронну, або провідність типу n (негативний), і дірчасту, або провідність типу р (позитивний).

Власна провідність виникає у хімічно чистому кристалі НП, де число дірок завжди дорівнює числу вільних електронів і електричний струм в ньому утворюється в результаті одночасного перенесення зарядів обох знаків. При цьому загальний струм в напівпровіднику рівний сумі електронного і дірчастого струмів. Власна провідність звичайно невелика, сам же НП відносять до і-типу.










Последнее изменение этой страницы: 2018-04-12; просмотров: 359.

stydopedya.ru не претендует на авторское право материалов, которые вылажены, но предоставляет бесплатный доступ к ним. В случае нарушения авторского права или персональных данных напишите сюда...