Cтраница 2
При равенстве концентраций донорной и акцепторной примеси полупроводник называют компенсированным. Компенсация происходит за счет того, что электроны донорной примеси занимают акцепторные уровни и концентрация свободных носителей заряда полупроводника становится равной собственной. [16]
При совместном присутствии донорных и акцепторных примесей в полупроводнике возникает явление компенсации примесей, изменяющее поведение носителей заряда в области примесной электропроводности по сравнению со случаем одного типа примеси. Явление взаимной компенсации доноров и акцепторов состоит в следующем. Если энергетические состояния акцепторов Еа 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 Еа 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 N d Nd - - Na будет играть роль эффективной концентрации доноров. В процессе термической примесной ионизации только эти N d доноров смогут поставлять электроны в зону проводимости. [17]
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. [18]
При совместном присутствии донорных и акцепторных примесей в полупроводнике возникает явление компенсации примесей, изменяющее поведение носителей заряда в области примесной электропроводности по сравнению со случаем одного типа примеси. Явление взаимной компенсации доноров и акцепторов состоит в следующем. Если энергетические состояния акцепторов Еа 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 Еа 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 N d Nd - - Na будет играть роль эффективной концентрации доноров. В процессе термической примесной ионизации только эти N d доноров смогут поставлять электроны в зону проводимости. [19]
При легировании полупроводника донорными и акцепторными примесями образуются области с электронной и дырочной проводимостью. Например, при введении в кристалл фосфида галлия примеси серы, замещающей фосфор, образуются донорные уровни, поскольку у серы на один валентный электрон больше, чем у фосфора. Когда вводится примесь цинка, замещающего галлий, то образуется акцепторный уровень, так как у цинка на один валентный электрон меньше, чем у галлия. Стремление носителей тока к равномерному распределению по кристаллу приводит к тому, что часть электронов переходит на ближайшие акцепторы; это обедняет электронами n - область и дырками р-область. Эти заряды создают поле, препятствующее дальнейшему движению электронов из и - в р-область. Собственно р - re - переход находится в том месте обедненного слоя, где уровень Ферми пересекает середину запрещенной зоны. [20]
На энергетической диаграмме полупроводника донорные и акцепторные примеси образуют локальные энергетические уровни, лежащие в запрещенной зоне. [21]
Рассмотрим примесный полупроводник, содержащий донорные и акцепторные примеси. В большинстве полупроводников при комнатной температуре атомы примесей ионизованы и их положительный заряд доноров и отрицательный - акцепторов уравновешены свободными электронами и дырками. [22]
Обычно в полупроводниках всегда присутствуют одновременно донорные и акцепторные примеси. При этом концентрация носителей заряда одного знака, как правило, всегда превышает концентрацию носителей заряда другого знака. [23]
Одновременное введение в кристалл полупроводника донорных и акцепторных примесей не может привести к увеличению концентрации носителей обоих знаков. Если предположить, что концентрации и энергии активации донорных и акцепторных примесей имеют одинаковые значения, то концентрации свободных электронов и дырок также должны совпадать между собой. [24]
При одновременном введении в полупроводник донорных и акцепторных примесей характер проводимости определяется примесью с более высокой концентрацией носителей тока. [25]
При одновременном введении в полупроводник донорных и акцепторных примесей характер проводимости ( п - или р-тип) будет зависеть от того, какие из примесей создают повышенную концентрацию носителей заряда. [26]
Собственными называют полупроводники, не содержащие донорных и акцепторных примесей. Зонная диаграмма таких полупроводников представлена на рис. 7.2, а, где Wc - нижний энергетический уровень зоны проводимости, называемый дном зоны проводимости; Wv - верхний энергетический уровень валентной зоны, называемый потолком валентной зоны; AW0 - ширина запрещенной зоны. [27]
Резонанс может также наблюдаться на донорных и акцепторных примесях в полупроводниках и на так называемых F и V центрах в кристаллах. [28]
Обычно в полупроводнике одновременно имеются и донорные и акцепторные примеси, что приводит к возникновению эффекта компенсации примесей. Этот эффект проявляется в том, что электроны доноров самопроизвольно переходят на более низкие энергетические уровни акцепторов и происходит рекомбинация электронов и дырок. Например, при NK Na все акцепторные уровни при нулевой температуре заполняются электронами и число донорных уровней, способных отдать электроны в зону проводимости, уменьшается до 7VH - Na. Тип электропроводности полупроводника определяется избыточной примесью. Разность между концентрациями доноров и акцепторов определяет эффективную концентрацию носителей заряда. [29]
Если в полупроводник одновременно вводятся и донорные и акцепторные примеси, то характер проводимости ( ее п - или р-тип) определяется примесью с более высокой концентрацией носителей тока - электронов или дырок. При любом типе электропроводности полупроводника концентрация носителей тока в нем значительно меньше, чем в металлах. Но величина этой концентрации, как и энергия носителей тока в полупроводниках, в отличие от металлов, зависит весьма сильно от температуры. При нагревании число носителей тока резко возрастает. [30]