Разрешенная зона - энергия
Cтраница 1
Разрешенные зоны энергий перекрываются; 2N электронов расположены и в нижней, и в верхней зонах. Для зоны ( 1) внутри изображенной справа поверхности Ферми - свободные состояния; для зоны ( 2) - занятые. [1]
Наоборот, в металлах граница Ферми находится внутри разрешенной зоны энергий, так что здесь всегда будут иметься незаполненные уровни, расположенные непосредственно над верхним заполненным уровнем. [2]
Изменение энергии электрона и дырки в пределах одной разрешенной зоны энергии или одной подзоны ( если зона вырождена и состоит из нескольких подзон) как правило, сопровождается изменением импульса носителя заряда. Величина этого изменения значительно больше импульса световых квантов. Поэтому свободные носители в идеальном кристалле, где отсутствует их рассеяние в соответствии с законами сохранения энергии и импульса не могли бы поглощать электромагнитное излучение. Однако в реальном кристалле всегда имеются определенные дефекты, взаимодействие с которыми изменяет импульс электрона. В результате взаимодействия свободных носителей с электромагнитным полем и дефектами кристалла становятся возможными их непрямые оптические переходы в пределах одной зоны приводящие к поглощению инфракрасного излучения. [4]
Такая частица, называемая квантовомеханической дыркой или просто дыркой, позволяет описывать движение электрона вблизи максимума разрешенной зоны энергии. Тогда дырка, как и электрон у нижнего края разрешенной зоны, в отношении своих динамических свойств ведет себя нормально - они ускоряются в направлении действующей силы. [5]
Такая частица, называемая квантово-механической дыркой или просто дыркой, позволяет описывать движение электрона вблизи максимума разрешенной зоны энергии. Тогда дырка, как и электрон у нижнего края разрешенной зоны, в отношении своих динамических свойств ведут себя нормально - они ускоряются в направлении действующей силы. [6]
Такая частица, называемая квантовомеханической дыркой или просто дыркой, позволяет описывать движение электрона вблизи максимума разрешенной зоны энергии. Тогда дырка, как и электрон у нижнего края разрешенной зоны, в отношении своих динамических свойств ведет себя нормально - они ускоряются в направлении действующей силы. [7]
При увеличении энергии электрона параметр Р / ( ка) в уравнении (66.12) уменьшается, а ширина разрешенных зон энергии увеличивается. Это связано с тем, что с увеличением энергии электронам становится легче просачиваться через потенциальные барьеры и наличие потенциальных барьеров все меньше сказывается на движении электронов. При ка - оо электрон ведет себя как свободный. [8]
 |
Энергетические зоны электрона в твердом теле. [9] |
Эти зоны отделены друг от друга полосами запрещенных энергий. Ширина разрешенных зон энергии увеличивается по мере возрастания энергии, и широкие верхние зоны в некоторых случаях могут перекрывать друг друга, образуя единую сложную зону. [10]
В зонной теории различные типы твердых тел по электрическим свойствам отличаются характером расположения разрешенных и запрещенных ton энергий, а также различным заполнением зон электронами. Заметим, что ширина разрешенных зон энергии возрастает с ростом энергии Wn. Для достаточно высокич уровней энергии электронов изолированных атомов образовавшиеся из них энергетические зоны иногда перекрывают друг друга. [11]
В зонной теории различные типы твердых тел по электрическим свойствам отличаются характером расположения разрешенных и запрещенных зон энергий, а также различным заполнением зон электронами. Заметим, что ширина разрешенных зон энергии возрастает с ростом энергии Wn / электрона в изолированном атоме, а ширина запрещенных зон при этом уменьшается. Для достаточно высоких уровней энергии электронов изолированных атомов образовавшиеся из них энергетические зоны иногда перекрывают друг друга. [12]
Если верхняя полностью занятая электронами зона отделена от ближайшей разрешенной зоны энергий узкой запрещенной зоной, то такое тело будет диэлектриком лишь при низких температурах. С повышением температуры тепловое возбуждение может перевести электроны, расположенные у верхней границы занятой зоны, в верхнюю зону, где имеются свободные энергетические уровни. Для этого нужно затратить энергию, равную по крайней мере ширине запрещенной зоны Д 0 - На рис. 77.3 показано расположение энергетических зон полупроводника и диэлектрика. Она является важнейшей характеристикой электрических свойств полупроводника. На рис. 77.1 энергии активации полупроводниковых элементов ( в электрон-вольтах) указаны цифрами в кружках. [13]
Таким образом, для решения уравнения электронейтральности и нахождения положения уровня Ферми, а значит, и концентраций электронов и дырок в примесном полупроводнике требуется уметь находить концентрации nd и ра или pd и па электронов и дырок, занимающих примесные состояния. Статистика примесных состояний должна отличаться от статистики состояний в разрешенных зонах энергии. Действительно, по принципу Паули на каждом энергетическом уровне может находиться два электрона ( или дырки) с противоположно направленными спинами, тогда как примесный уровень для однократно ионизируемой примеси может быть занят только одним электроном ( или только одной дыркой), потому что, принимая второй электрон ( или вторую дырку), он становится двукратно ионизированным и изменяет энергетическое положение в запрещенной зоне. Поэтому функция распределения по состояниям Ферми - Дирака становится несправедливой для примесных состояний. [14]
Таким образом, для решения уравнения электронейтральности и нахождения положения уровня Ферми, а значит, и концентраций электронов и дырок в примесном полупроводнике требуется уметь находить концентрации nd и ра или pd и па электронов и дырок, занимающих примесные состояния. Статистика примесных состояний должна отличаться от статистики состояний в разрешенных зонах энергии так как для примесных состояний неприменим принцип Паули. Действительно, по принципу Паули на каждом энергетическом уровне может находиться два электрона ( или дырки) с противоположно направленными спинами, тогда как примесный уровень для однократно ионизируемой примеси может быть занят только одним электроном ( или только одной дыркой), потому что принимая второй электрон ( или вторую дырку), он становится двукратно ионизированным и изменяет энергетическое положение в запрещенной зоне. Поэтому функция распределения по состояниям Ферми-Дирака становится несправедливой для примесных состояний. [15]
Страницы: 1 2