Национальный цифровой ресурс Руконт - межотраслевая электронная библиотека (ЭБС) на базе технологии Контекстум (всего произведений: 563691)
Консорциум Контекстум Информационная технология сбора цифрового контента
Уважаемые СТУДЕНТЫ и СОТРУДНИКИ ВУЗов, использующие нашу ЭБС. Рекомендуем использовать новую версию сайта.

Определение типа проводимости полупроводника (110,00 руб.)

0   0
АвторыВладимирова Людмила Николаевна, Петраков Владимир Иванович, Коняев Иван Васильевич
ИздательствоИздательский дом ВГУ
Страниц31
ID747917
АннотацияУчебно-методическое пособие подготовлено на кафедре физики полупроводников и микроэлектроники физического факультета Воронежского государственного университета.
Кому рекомендованоРекомендовано для студентов физического факультета очной формы обучения по программам бакалавриата.
Определение типа проводимости полупроводника / Л.Н. Владимирова, В.И. Петраков, И.В. Коняев .— Воронеж : Издательский дом ВГУ, 2019 .— 31 с. — 31 с. — URL: https://rucont.ru/efd/747917 (дата обращения: 20.06.2021)

Предпросмотр (выдержки из произведения)

Определение_типа_проводимости_полупроводника.pdf
Стр.1
Стр.3
Стр.6
Стр.7
Стр.8
Стр.9
Стр.10
Определение_типа_проводимости_полупроводника.pdf
МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РФ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ «ВОРОНЕЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТИПА ПРОВОДИМОСТИ ПОЛУПРОВОДНИКА Учебно-методическое пособие Составители: Л.Н. Владимирова, В.И. Петраков, И.В. Коняев Воронеж Издательский дом ВГУ 2019
Стр.1
СОДЕРЖАНИЕ Введение…………………………………………………………………... 4 1. Теоретическая часть…………………………………………………… 5 1.1. Полупроводниковые материалы, их классификация………. 5 1.2. Тип проводимости полупроводника………………………… 7 1.3. Методы определения типа проводимости полупроводников 18 1.3.1. Термоэлектрический метод…………………………. 18 1.3.2. Метод вольтамперной характеристики контакта металл-полупроводник……………………………………... 20 2. Практическая часть……………………………………………………. 27 2.1. Измерительная установка…………………………………….. 27 2.2. Методика измерений…………………………………………. 27 3. Контрольные вопросы………………………………………………… 29 Библиографический список……………………………………………... 30 3
Стр.3
К химическим соединениям в первую очередь отнесем соединения с общей формулой А4В4 (SiC, SiGe …), А3В5 (InSb, GaAs, GaP ..,). А2В6 (ZnO, PbS, …) и др. К твердым растворам можно отнести такие AxB1-xC и ACyD1-y (например, GaAsP2). Твердые растворы и соединения значительно расширяют диапазон электрофизических параметров полупроводниковых материалов. Из приведенных выше данных по электропроводности материалов видно, что резкого изменения в величине удельного сопротивления при переходе от одного класса веществ к другому не существует. На рис. 1 приведена зонная энергетическая диаграмма металлов, полупроводников и диэлектриков, из которой видно, что у металлов отсутствует запрещенная зона. У проводниковых материалов, к которым относятся металлы, зона проводимости и валентная зона либо смыкаются, либо перекрываются. Для полупроводников и диэлектриков зонная диаграмма отражает их принципиальное качественное сходство, поскольку с точки зрения зонной теории различие между ними заключается лишь в количественном значении ширины запрещенной зоны. К диэлектрикам условно относят материалы с ∆E> 8 эВ, а у большинства полупроводниковых материалов ∆E< 4 эВ. Рис.1. Зонные структуры различных веществ: а) полупроводника, б) диэлектрика, в) металла Е– ширина запрещённой зоны; ЕF – уровень Ферми. 6
Стр.6
1.2 Тип проводимости полупроводника Все наиболее значимые для применения в микроэлектронике свойства полупроводников связаны с их кристаллохимическим строением. Отметим самую важную их особенность – все они имеют кристаллическую решетку, чаще всего алмазоподобного типа, а также ковалентную связь. Рассмотрим механизм проводимости типичного элементарного полупроводника – кремния (Si). Распределение электронов по состояниям в атоме кремния следующее:  Si 1 2 2 3 3pspss 14  2 2 6 2 2  Наивысшая валентность кремния, находящегося в IV группе Периодической системы, равна четырем. При образовании кристаллической решетки кремния в результате полной гибридизации электронных 3s и 3p облаков (рис.2) каждый атом кремния участвует в формировании четырех одинаковых ковалентных (парноэлектронных) связей. Рис. 2. Гибридизация одной s- и трех р-орбиталей: слева – 4 исходные орбитали, справа – 4 гибридные sp3-орбитали 7
Стр.7
Схематически кристаллическая решетка Si с ковалентным типом связи представлена на рис.3а. Здесь в узле решетки находится атом кремния, которому принадлежат четыре валентных электрона, изображенные на рис.3 черными точками. В целом система, представленная на рис.3а, электронейтральна. Если поместить ее в электрической поле, то электрический ток в ней не возникнет, так как все связи в решетке жестко направлены и насыщены, а свободные носители заряда отсутствуют. а б Рис. 3. Двумерное схематическое расположение связей в решетке кремния (собственный полупроводник) Допустим, что под воздействием каких-либо возмущений произошел разрыв валентной связи, в результате чего электрон стал свободным. Из-за разрыва связи и ухода электрона в этом месте сосредоточился нескомпенсированный положительный заряд. Такая незавершенная валентная связь получила название дырки. Такая незавершенная валентная связь может быть компенсирована электроном, перешедшим от соседнего атома кремния из-за разрыва одной 8
Стр.8
из четырех его валентных связей, в результате чего дырка появляется у отдавшего свой электрон соседнего атома. Следовательно, дырка будет перемещаться по кристаллу путем последовательного перемещения электрона от атома к атому. Однако в целом система остается электронейтральной, так как каждому образовавшемуся из-за разрыва связи положительному заряду – дырке соответствует свободный, перемещающийся по кристаллу электрон. На рис.3б свободные электроны и дырки изображены соответственно черными и светлыми точками. Полупроводник, в котором в результате разрыва валентных связей образуется равное количество свободных электронов и незавершенных связей – дырок, называется собственным, т.е. это полупроводник, практически не имеющий примесей. Такие электроннодырочные пары в нем образуются под действием внешних воздействий, например, под действием температуры. Процесс образования электронно-дырочных пар называется генерацией, а обратный ему процесс возвращения электрона из зоны проводимости в валентную зону называется процессом рекомбинации носителей заряда. Промежуток времени, прошедший с момента генерации частицы, являющейся носителем заряда, до ее рекомбинации называют временем жизни, а расстояние, пройденное частицей за время жизни, – диффузионной длиной. Так как время жизни каждого из носителей различно, то для однозначной характеристики полупроводника под временем жизни чаще всего понимают среднее (среднестатистическое) время жизни носителей 9
Стр.9
заряда, а под диффузионной длиной – среднее расстояние, которое проходит носитель заряда за среднее время жизни. Диффузионная длина и время жизни электронов и дырок связаны между собой соотношениями ; , где , , – диффузионная длина электронов и дырок; – время жизни электронов и дырок; – коэффициенты диффузии электронов и дырок (плотность потоков носителей зарядов при единичном градиенте их концентраций). Среднее время жизни носителей заряда численно определяется как промежуток времени, в течение которого концентрация носителей заряда, введенных тем или иным способом в полупроводник, уменьшится в е раз (е≈2,7). Если в полупроводнике создать электрическое поле напряженностью Е, то хаотическое движение носителей заряда упорядочится, т.е. дырки и электроны начнут двигаться во взаимно противоположных направлениях причем дырки – в направлении, совпадающем с направлением электрического поля. Возникнут два встречно направленных потока носителей заряда, создающих токи, плотности которых равны jnдр=ennμnE; jpдр=enpμpE, где e –заряд носителя заряда (электрона); 10
Стр.10

Облако ключевых слов *


* - вычисляется автоматически