Cтраница 3
В квантовой теории твердого тела показано, что тепловые колебания решетки можно представить как совокупность конечного числа нормальных колебании, при интерференции к-рых образуются волновые пакеты - фо-ноны. При таком описании решетка рассматривается как объем, заполненный газом фоно-нов, а к последнему применяется вывод простейшей кинетич. [31]
Освобождающаяся энергия при многофононной рекомбинации переходит в энергию тепловых колебаний решетки. Оже-рекомбинация ( ударная или трехчастич-ная) характерна тем, что выделяющаяся энергия передается свободному электрону или дырке. При этом выполняется закон сохранения энергии или импульса. При плазменной рекомбинации энергия передается всей системе свободных носителей. Происходит возбуждение плазменных колебаний. [32]
С повышением температуры возрастает рассеяние электронных волн на тепловых колебаниях решетки, и поэтому уменьшается их средняя длина свободного пробега, что означает уменьшение среднего свободного пробега электронов. Средняя длина свободного пробега ( X) электронов резко возрастает при понижении температуры металла. На рис. 13.4 показано изменение ( К) с температурой в серебре. Можно доказать, что при обычных комнатных температурах ( X) оказывается обратно пропорциональной первой степени температуры. [33]
С повышением температуры возрастает рассеяние электронных волн на тепловых колебаниях решетки и происходит уменьшение средней длины свободного пробега электронов. [34]
Здесь р4 - сопротивление, вызванное рассеянием на тепловых колебаниях решетки. [35]
Рассмотрим эти зависимости в случае рассеяния носителей на тепловых колебаниях решетки и ионизированных примесях, учитывая тот факт, что первый механизм является определяющим в области высоких температур, второй - в области низких температур. [36]
Средняя длина свободного пробега электронов при рассеянии на тепловых колебаниях решетки должна быть, очевидно, обратно пропорциональна концентрации фононов: А фоо 1 / иф. [37]
К сожалению, опрокидывание спинов может происходить и вследствие тепловых колебаний решетки кристалла. Поэтому кристалл приходится помещать в жидкий гелий. Преимущества молекулярных усилителей в отношении снижения шумов настолько велики, что радиотехники идут на это усложнение конструкции. [38]
В полупроводниках с атомной решеткой рассеяние носителей происходит на тепловых колебаниях решетки и на ионизированных примесях. Эти два механизма рассеяния приводят к появлению двух участков температурной зависимости подвижности. При рассеянии на тепловых колебаниях решетки длина свободного пробега / одинакова для носителей заряда с различными скоростями и обратно пропорциональна абсолютной температуре полупроводника. Это следует из того, что рассеяние носителей должно быть прямо пропорционально поперечному сечению того объема, в котором колеблется атом, а оно пропорционально квадрату амплитуды колебания атома, определяющему энергию решетки, которая растет, как известно, с температурой по линейному закону. [39]
При низких темп - pax, когда рассеяние па тепловых колебаниях решетки мало, подвижность носителей заряда определяется рассеянием на ионизированных примесях, внедренных в кристаллич. Основные примеси - доноры и акцепторы - имеют малую энергию ионизации. Поэтому, начиная с 50 - 70 К, рассеяние происходит на ионизированных примесях и носит чисто кулопои-ский характер. При совсем низких темп-рах, когда примеси еще не ионизированы н тепловые колебания решетки мало сказываются, имеет место рассеяние на нейтральных примесях. Кроме того, влияние на подвижность оказывают структурные дефекты, в частности дислокации. Их вклад в рассеяние носителей заряда может быть заметен. Поскольку линейная дислокация п реальном ПП представляет собой экранированную заряженную линию, то рассеяние носит также кулоновский характер. [40]
При низких темп - pax, когда рассеяние на тепловых колебаниях решетки мало, подвижность носителей заряда определяется рассеянием на ионизированных примесях, внедренных в кристаллич. Основные примеси - доноры и акцепторы - имеют малую энергию ионизации. Поэтому, начиная с 50 - 70 К, рассеяние происходит на ионизированных примесях и носит чисто кулонов-ский характер. При совсем низких темп-рах, когда примеси еще не ионизированы и тепловые колебания решетки мало сказываются, имеет место рассеяние на нейтральных примесях. Кроме того, влияние на подвижность оказывают структурные дефекты, в частности дислокации. Их вклад в рассеяние носителей заряда может быть заметен. Поскольку линейная дислокация в реальном ПП представляет собой экранированную заряженную линию, то рассеяние носит также кулоновский характер. [41]
Как было показано, в кристалле чистого полупроводника за счет тепловых колебаний решетки всегда создается некоторая равновесная концентрация носителей заряда - электронов и дырок. Она увеличивается с повышением температуры. Однако образование пар носителей заряда может происходить и за счет освещения кристалла. Кванты достаточно коротких световых волн могут разрушать ковалентные связи в кристалле. Появляются дополнительные носители заряда. Повышение концентрации сверх равновесной увеличивает проводимость кристалла. Дополнительную проводимость называют фотопроводностью. После прекращения освещения дополнительные носители заряда постепенно исчезают, поэтому их называют неравновесными. [42]
Поскольку генерация и рекомбинация носителей заряда происходят за счет энергии тепловых колебаний решетки, то величины g / и г /, которые обозначим в этом случае через g0 и г0, определяют скорости изменения концентрации частиц в результате тепловой генерации и рекомбинации. Величины п и р, обозначаемые в этом случае через 0 и р0, представляют собой равновесные концентрации, их называют иногда концентрациями темновых носителей заряда. [43]
Поскольку генерация и рекомбинация носителей заряда происходят за счет энергии тепловых колебаний решетки, величины g / и г /, которые обозначим в этом случае через g0 и г0, определяют скорости изменения концентрации частиц в результате тепловой генерации и рекомбинации. Величины пир, обозначаемые в этом случае через п0 и р, представляют собой равновесные концентрации, их называют иногда концентрациями темповых носителей заряда. [44]
Перешедшие в свободную зону электроны, приходя в равновесие с тепловыми колебаниями решетки, располагаются у нижнего края зоны, занимая уровни с наименьшей энергией независимо от своего происхождения. Каждый из них обладает одинаковой вероятностью рекомбинировать, возвращаясь на одно из свободных состояний с меньшей энергией в основной зоне или на уровнях примеси. Число п свободных состояний равно числу п перешедших с них в свободную зону электронов. [45]