Компенсированный полупроводник
Cтраница 4
В первой области, соответствующей малым прямым напряжениям, ток через диод определяется термоэлектронной эмиссией, которая является основным механизмом протекания тока в ДШ. С увеличением напряжения и соответственно тока возрастает падение напряжения на объемном сопротивлении базы, что и определяет ход характеристики во второй области, В третьей области при больших прямых напряжениях диодов ток обусловлен пространственным зарядом в компенсированном полупроводнике с учетом влияния глубоких уровней в запрещенной зоне. При низком значении исходной концентрации легирующей примеси, обедненный контактный слой диода даже при нулевых напряжениях смещения может полностью перекрывать квазинейтральную область базы. Ток в этом случае ограничивается пространственным зарядом электронов па глубоких энергетических уровнях в запрещенной зоне полупроводника. [46]
Наличие нескольких примесей различного типа усложняет анализ экспериментальных данных. При определенных условиях ненаблюдаемыми могут оказаться все уровни одного и того же типа. Рассмотрим, например, компенсированный полупроводник р-типа с двумя акцепторными уровнями. [47]
Компенсированные полупроводники могут также обладать электронной или дырочной электропроводностью. Таким образом, одно и то же значение концентрации свободных носителей может быть достигнуто при различных соотношениях концентраций донорных и акцепторных примесей. Однако компенсированные полупроводники обладают рядом серьезных недостатков по сравнению с чистыми полупроводниками, легированными заданным количеством необходимой примеси. Выше уже было показано, что с ростом концентрации примесей падает подвижность носителей заряда, что в целом ряде случаев является крайне нежелательным. Кроме того, повышение концентрации примесей, как правило, снижает среднее время существования носителей. [48]
Соединения висмута привлекательны и для создания материалов с полупроводниковыми свойствами. Намеренное введение примесей позволяет управлять свойствами полупроводника. Полупроводниковыми свойствами обладают как кристаллические, так и аморфные твердые тела. Аморфные полупроводники рассматривают как сильно легированные компенсированные полупроводники, у которых дно зоны проводимости и потолок валентной зоны флуктуируют, причем эти флуктуации порядка ширины запрещенной зоны. [49]
 |
Температурное изменение концентрации свободных электронов в полупроводнике я-типа. [50] |
Проводимость, возникающая за счет движения электронов, называется проводимостью n - типа, а соответствующий полупроводник - полупроводником n - типа. Для полупроводника n - типа выполняется соотношение NdNa, где Nd и Na - концентрации донорных и акцепторных примесей. При NaNt появляется проводимость р-ти-па, а такой материал называют полупроводником р-типа. При NaNi избыточные электроны донорных примесей заполняют свободные валентные связи акцепторов - происходит компенсация. По электропроводности такой компенсированный полупроводник трудно отличить от чистого собственного полупроводника. [51]
При совместном присутствии донорных и акцепторных примесей в полупроводнике возникает явление компенсации примесей, изменяющее его поведение в области примесной электропроводности по сравнению со случаем одного типа примеси. Явление взаимной компенсации доноров и акцепторов состоит в следующем. Если энергетические состояния акцепторов Е, лежат в запрещенной зоне ниже энергетических состояний доноров Ed ( такая ситуация чаще всего и реализуется для легирующих примесей в полупроводниках), то для ионизации донорных атомов не требуется сообщить им энергию A. Так как ниже заполненного электронами уровня Ed нейтральных доноров лежит свободный от электронов уровень Еа нейтральных акцепторов, то уже при Т 0 электроны перейдут с донорных уровней на нижележащие акцепторные. Очевидно, что если Nd Na, то все акцепторы будут ионизированы полностью, а доноры лишь частично. Концентрация неионизированных доноров Nd Nd - Na будет играть роль эффективной концентрации доноров в процессе термической примесной ионизациии только эти N d доноров смогут поставлять электроны в зону проводимости. В таком случае говорят о полной компенсации акцепторов и частичной компенсации доноров, и такой полупроводник является частично компенсированным донорным полупроводником. Заметим, однако, что подвижности носителей заряда в полностью компенсированном полупроводнике будут значительно ниже, чем в собственном, за счет дополнительного рассеяния носителей на заряженных ионах доноров и акцепторов. [52]
Страницы: 1 2 3 4