Ім'я файлу: 82-91.docx Розширення: docx Розмір: 992кб. Дата: 24.11.2021 скачати Пов'язані файли: Йога.docx Домішкова провідність напівпровідників. Домішковими напівпровідниками називаються напівпровідники, що містять домішки, валентність яких відрізняється від валентності основних атомів. Вони поділяються на: електронні та діркові. Домішкова провідність набагато більша за власну. Як залежить опір напівпровідників від теиператури? Намалюйте графік цієї залежності. Зі збільшенням температуи кількість вільних носіїв в напівпровідниках зростає, що приводить до зменшення опору. З точки зору квантових уявлень поясніть електропровідність металів і напівпровідників. Класична теорія. Електрони стикаються з вузлами кристалічної гратки і віддають їй частину своєї енергії - цим змовлюється опір матеріалу. Точки, в яких розміщені частинки кристалу, називають вузлами ґратки Квантова теорія. Квантова теорія припускає, зо електрони володіють хвильовими властивостями та їх рух розглядається як процесс поширення хвиль Де Бройля в періодичному середовищі. Опір пояснюється розсіюванням хвиль. Розсіювання електронних хвиль відбувається за рахунок дефектів періодичності гратки Пері́од кристалі́чної ґра́тки, параметр елементарної комірки — величина довжини ребра або кута елементарної комірки кристалічної ґратки, що використовується для опису елементарної комірки кристала. Для найпростіших ідеальних одноатомних кубічних ґраток це просто відстань між сусідніми атомами. У загальному випадку — це якнайменша відстань, при зсуві (трансляції) на яку ґратка точно відтворює свій початковий вигляд, тобто в кожному вузлі опиняються атоми того ж сорту, що й до зсуву. Що таке донори і акцептори в напівпровідниках? Чим зумовлена провідність напівпровідників? Донори та акцептори - це допанти(домішки, що збільшують електропровідність матеріала), які утворюють провідні ділянки в напівпровідниках. Донори створюють негативно заряджений локалізований стан(провідники n-типу), а акцептори - позитивно заряджений(провідники p-типу). Домішкова провідність напівпровідників зумовлена, в основному, концентрацією носіїв одного знака: електронами(n) – у випадку донорної домішки, і дірками(p) у випадку акцепторної. В цілому, провідність напівпровідників залежить від зовнішніх факторів: зміна температури, тиску, вологості, опромінення. Зонная теория. При образовании твердого тела каждый энергетический электронный уровень в атомах расщепляется на ряд близких подуровней, объединенных в энергетическую полосу или зону. Все электроны, находящиеся в данной энергетической полосе, обладают очень близкими энергиями. На близких к ядру орбитах электроны находятся в связанном состоянии: они неспособны оторваться от ядра, поскольку, хотя теоретически перескок электрона из одного атома в другой — на ту же по энергии орбиту — возможен, все нижние орбиты соседних атомов заняты, и реальная миграция электронов между ними невозможна. У чому полягає відмінність між діелектриками, провідниками і напівпровідниками з точки зор зонної теорії? Зона провідності - порожня або лише частково заповнена електронами зона, що дає змогу електронам переміщуватись. Електрони із валентної зони потрапляють до зони провідності і починаюсть переміщуватись під дією електричного поля. Валентна зона - частково заповнена(цілком лише при низьких температурах) валентними електронами, які постійно хаотично рухаються, зона. Під дією напруги електрони починають рухатися в одному напрямку (до зони провідності), створюючи струм. Заборонена зона - відстань між зонами, чим більша - тим слабша провідність. Якщо валентна зона заповнена, а відстань до зони провідності досить велика, вірогідність того, що елетрон на неї перейде майже нульова. У провідниках заборонена зона відсутня. У напівпровідниках ширина забороненої зони дорівню 2 еВ, для переходу потрібна достатня кількість енергії, при абсолютному нулі електрони із валентної зони не перейдуть до зони провідності - провідності не буде. У діелектриках заборонена зона занадто широка, тому струм вони майже не проводять. У рамках зонної теорії поясніть власну і домішкову провідність напівпровідників. Власна провідність. За рахунок додаткової енергії частина електронів переходить з валентної зони в зону провідності - ці електрони стають майже вільними. Електрони, що перейшли в зону провідності під впливом електричного поля, утворюють струм. З переходом електрона у верхню зону провідності у валентній зоні з'являються вільні енергетичні рівні, або позитивні дірки. Електрони, які залишаються, у валентній зоні, під впливом поля переходять з нижчих енергетичних рівнів цієї зони на вищі, де були вільні місця. При цьому виникають нові дірки; які рухаються в напрямі, протилежному до напряму переміщення електронів. Отже, в чистих напівпровідниках електричний струм зумовлений двома типами провідності: електронною й дірковою. Домішкова електронна провідність. Енергія домішкових електронів менша від енергії нижчого рівня зони провідності напівровідника. Тому енергетичні рівні домішкових електронів (донорні рівні) лежать у забороненій зоні напівпровідника, причому ближче до зони провідності, ніж до заповненої зони. Оскільки енергія Е'д дуже мала (наприклад, для кремнію з домішками As = 0,054 eB, то за рахунок теплової енергії електрони домішок з донорного рівня переходять у зону провідності напівпровідника. Домішкова діркова провідність. За зонною теорією домішкові акцепторні атоми вносять додаткові незайняті енергетичні рівні, які лежать в області забороненої зони ближче до верхнього рівня валентної зони напівпровідника. Під впливом теплового руху електрони переходять з рівнів біля верхнього краю заповненої зони напівпровідника на акцепторні рівні домішок. При цьому у валентній зоні напівпровідника виникають вільні енергетичні рівні, або дірки. Ці дірки заповнюються електронами з нижчих енергетичних рівнів. Отже, раніше заповнена зона напівпровідника стає зоною діркової провідності. Поясніть виникнення p-n переходу при контакті двох напівпровідників з різними типами провідності. При контакті основні носії струму, дірки в p-області і електрони в n, проникають з однієї області в іншу і рекомбінують(взаємна нейтралізація заряду). Як наслідок, в p-області виникає надлишковий негативний заряд, а в n - позитивний. В результаті виникає електричне поле, направлене від n до p, яке заважає подальшому проникненню. Що буде відбуватися з опором замикаючого шару, якщо при контакті двох різнорідних провідників до напівпровідника n-типу підключити негативний потенціал, а до провідника p-типу - позитивний потенціал? При такому з’єднанні електрони і дірки переміщуються в бік межі розділу. Замикаючий шар стає тоншим і його опір зменшується Що буде відбуватися з опором замикаючого шару, якщо при контакті двох різнорідних провідників до напівпровідника n-типу підключити позитивний потенціал, а до провідника p-типу - негативний потенціал? При такому з’єднанні електрони і дірки переміщуються в протилежний бік від межі розділу. Шар буде розширюватись пропорціонально до прикладеної напруги. Опір буде збільшуватись. Замикаючий шар - при переході електронів з n до p між шарами виникає ще один шар, майже позбавлений вільних електронів(має великий опір), його і називають замикаючим. Саме він заважає подальшій дифузії і рекомбінації носіїв заряду. Поясніть принцип роботи напівпровідникового діода. Напівпровідниковий діод складається з напівровідників n i p типу, тобто має місце p-n перехід. При підключенні до p позитивного потенціалу. а до n негативного виникає електричне поле, між частинками починаєься рекомбінація електронів та дірок. При цьому діод відкритий, тобто проводить струм. |