Cтраница 2
Беременные эффекты заключаются в основном в создании возбужденных электронных состояний и, в частности, свободных носителей тока. Можно показать, что в случае изоляторов свойства, связанные с концентрацией свободных носителей тока, могут подвергаться значительным изменениям. В случае примесных полупроводников изменяются только свойства, зависящие от концентрации второстепенных носителей тока, если интенсивность радиации не очень высока. Наконец, свойства, зависящие от концентрации свободных носителей тока, менее всего изменяются при применении собственных полупроводников. [16]
Энергетические уровни возбужденного электрона, входящего в состав экситона и находящегося в кулоновом поле положительного заряда, лежат, таким образом, несколько ниже края свободной полосы. Необходима затрата дополнительной энергии для перевода электрона в свободную зону, где он повысит концентрацию свободных носителей тока и вызовет фотоэффект. Эту дополнительную энергию может доставить тепловое движение решетки. [17]
Энергетические уровни возбужденного электрона, входящего в состав эксптона и находящегося в кулоновом поле положительного заряда, лежат несколько ниже края свободной полосы. Необходима затрата дополнительной энергии для перевода электрона из экситошюго состояния в свободную зону, где он повысит тогда концентрацию свободных носителей тока и вызовет фотоэффект. Эту дополнительную энергию может доставить тепловое движение решетки. [18]
Внутренним фотоэффектом называют круг явлений, происходящий внутри кристаллической решетки при воздействии лучистого потока и приводящий к изменению электрических свойств освещаемого образца - его проводимости и внутреннего электрического поля. В отличие от внешнего фотоэффекта, заключающегося в полном отрыве и эмиссии фотоэлектронов, при внутреннем фотоэффекте происходит изменение только энергетического состояния электронов, приводящее к изменению концентрации свободных носителей тока или их подвижности, а также к перераспределению их внутри кристалла. Если внешний фотоэффект наблюдается при освещении любых веществ, то внутренний фотоэффект характерен только для полупроводников и диэлектриков. [19]
Теория действия этих приборов основана на том, что свет может сообщать электронам энергию, достаточную для разрыва валентных связей и перевода их в зону проводимости. Одновременно с электронами в полосе проводимости в валентной зоне появляются и дырки. Увеличение концентрации свободных носителей тока приводит к уменьшению сопротивления. [20]
Серьезным недостатком полупроводниковых триодов является то, что их нормальная работа возможна в сравнительно узком интервале температур. Для германия температура перехода к собственной проводимости составляет около 100 С. Вблизи этой температуры резко возрастает концентрация свободных носителей тока в полупроводнике, и управление их числом, совершенно необходимое для работы усилителя, становится затруднительным. Поэтому верхний предел рабочей температуры германиевых триодов не превышает 55 - 75 С. При низкой температуре энергия теплового движения оказывается недостаточной для освобождения в объеме полупроводника необходимого числа носителей тока. Это приводит к сильному увеличению сопротивления прибора и нарушению режима его работы. [21]
В этих условиях основные состояния взаимодействуют друг с другом в смысле обмена электронами и дырками, причем общее количество электронов и дырок в отдельности поддерживается постоянным. Кроме того, при больших интен-сивностях света концентрации свободных носителей тока равны друг другу. В результате больше не существует взаимодействия между основными состояниями. Каждое из них теперь ведет себя независимо, и поведение его опре деляется концентрацией свободных носителей. [22]
Не все заряды, освобожденные светом, будут участвовать в проводимости. Часть из них присоединяется к атомам примеси и возвращается вновь на места, оставленные другими зарядами. Тем не менее, в результате облучения полупроводника светом достаточной частоты концентрация свободных носителей тока возрастает и электропроводность полупроводника увеличивается. Оказывается, что знак заряда, подвижность и другие свойства световых носителей тока обыкновенно совпадают со свойствами обычных темновых носителей. [23]
На рис. 11.188 изображены ВАХ для n - InSb в области пинч-эффекта для различных значений магнитного поля. Образование пинч-эффекта идет тем быстрее, чем больше подвижность носителей тока. После наступления ударной ионизации свойства электронно-дырочной плазмы в веществах п - и р-типа становятся одинаковыми. В связи с ростом концентрации свободных носителей тока в InSb, вследствие ударной ионизации [550] наблюдается рост отражения в микроволновой области при 77 К. [24]
В рамках водородоподобной модели примесных центров в германии и кремнии рассчитаны ударный и оптический коэффициенты рекомбинации для случая термического равновесия. Полученные значения сравниваются с фононным коэффициентом рекомбинации, вычисленным Гуммелем и Лэксом для аналогичной модели. Показано, что в температурной области, представляющей интерес, оптический коэффициент рекомбинации всегда меньше фонон-ного. Коэффициент ударной ионизации, пропорциональный концентрации свободных носителей тока, при наличии фона обычно сравним с фононным ( несколько больше его) при 4 2 К и определенно превосходит фопонный коэффициент при более высоких температурах. [25]
В настоящее время, с учетом новых работ по электрохимии системы полупроводник - раствор электролита ( см. раздел 9), можно уточнить представление, используемое для объяснения повышенной ионной проводимости окис-ного слоя при комнатной температуре. Если рассматривать окисел как электронно-ионный полупроводник, то вдали от нулевой точки, даже без существенного отклонения состава окисла на поверхности от стехиометрического для ГегОз, вблизи поверхности должен быть наиболее выражен градиент потенциала. Он появляется в результате возникновения пространственного заряда, обусловленного скачком потенциала на границе фаз и малой величиной концентрации носителей тока в полупроводнике. Толщина слоя пространственного заряда определяется концентрацией свободных носителей тока в полупроводниковом материале и обычно изменяется в пределах от нескольких десятков ангстрем до нескольких микронов. Если толщина окислов близка к толщине слоя пространственного заряда, то этот градиент потенциала может ускорять движение ионов через слой окислов. Отметим, что предположение о полупроводниковом характере поверхностного слоя металла, на котором адсорбирован кислород из воздуха, уже давно было высказано Б. В. Эршлером и его сотрудниками [353] при исследовании никелевого электрода. [26]
Беременные эффекты заключаются в основном в создании возбужденных электронных состояний и, в частности, свободных носителей тока. Можно показать, что в случае изоляторов свойства, связанные с концентрацией свободных носителей тока, могут подвергаться значительным изменениям. В случае примесных полупроводников изменяются только свойства, зависящие от концентрации второстепенных носителей тока, если интенсивность радиации не очень высока. Наконец, свойства, зависящие от концентрации свободных носителей тока, менее всего изменяются при применении собственных полупроводников. [27]
Беременные эффекты заключаются в основном в создании возбужденных электронных состояний и, в частности, свободных носителей тока. Можно показать, что в случае изоляторов свойства, связанные с концентрацией свободных носителей тока, могут подвергаться значительным изменениям. В случае примесных полупроводников изменяются только свойства, зависящие от концентрации второстепенных носителей тока, если интенсивность радиации не очень высока. Наконец, свойства, зависящие от концентрации свободных носителей тока, менее всего изменяются при применении собственных полупроводников. [28]
Таким образом, удельное сопротивление р а 1 оказывается прямо пропорциональным температуре. Полупроводник с большим содержанием примесей ведет себя подобно металлу, в котором при не очень низких температурах обычно наблюдается именно такого рода температурная зависимость электросопротивления. Это указывает на ограниченность старого критерия, согласно которому электропроводность полупроводников растет при повышении температуры. В действительности такая зависимость электропроводности от температуры имеет место лишь в области почти собственной проводимости, когда концентрация свободных носителей тока ( п и р) растет настолько быстро, что падение подвижности почти незаметно. [29]
Далее, благодаря одинаковой температурной зависимости этих коэффициентов указанное соотношение, очевидно, сохранится во всей интересующей нас области температур. Однако коэффициент ударной рекомбинации B i отнюдь не обязательно мал по сравнению с B ( i. Bin становится ранным Вр. Такие концентрации действительно могут иметь место при наличии фона, так что если нет точных данных о концентрации свободных носителей тока, то заранее не ясно, какой ни механизмов рекомбинации преобладает при 4 2 К. Даже в отсутствие фона благодаря экспоненциальной температурной зависимости п ударная рекомбинация может преобладать при более высоких температурах. Минимальная температура У, при которой этот эффект наблюдается, для германия составляет примерно 7 К, для кремния-около 30 К. [30]