• Главная
  • rss-лента сайта solo-project.com


Электропроводность собственного полупроводника

Электропроводность собственного полупроводника
Количественная оценка электропроводности в полупроводниках и, в частности, в собственном полупроводнике, основана на статистике Ферми-Дирака (Э.Ферми – итал., 1901–1954; П.Дирак – англ., 1902–1984), устанавливающей закон распределения носителей заряда по уровням в ВЗ и ЗП при данной температуре. Согласно этой статистике, функция Ферми-Дирака Fn(W) характеризует вероятность заполнения энергетических уровней частицами (электронами), которая фактически эквивалентна среднему числу этих частиц в уровнях N(W) , т. е.

(2)

где k=1,38•10-23Дж/К = 8,62•10-5эВ/К – постоянная Больцмана (Л. Больцман – австр., 1844-1906); Т – температура, К; WF – энергия уровня Ферми; кТ – величина, характеризующая среднее значение энергии теплового движения электронов, которая при комнатной температуре (условно при 300К)



Это распределение в случае собственного полупроводника, которое для наглядности совмещено со схемой энергетических зон, показано на рис. 3,а.

Из рисунка видно, что при Т=0К функция , т. е. все уровни ВЗ полностью заполнены с вероятностью, равной единице, в то время как вероятность заполнения любого уровня ЗП (прямые 1), что соответствует об отсутствии проводимости кристалла [8].

При комнатной температуре (Т≈300К) за счет термогенерации носителей и их переброса из ВЗ в ЗП функция , а и появляется электропроводность (кривая 2). При дальнейшем повышении температуры () вероятность любого разрешенного уровня стремится к величине (прямая 3).


Рис. 3. Зонная модель и функция Ферми-Дирака в полупроводниках
а – собственном; б – примесном n-типа; в – примесном p-типа

Из (2) следует, что при W = WF функция Ферми-Дирака

(3)

т.е. становится очевидным определение уровня Ферми как энергетического уровня, для которого при любой температуре вероятность занятия (или незанятия) его электронами составляет 0,5, т. е. 50 %.
Положив в (2) , получим

(4)

где – ширина запрещенной зоны.

При внедрении трехвалентного элемента, например, бора, в решетку четырехвалентных германия или кремния образуется...

читать далее

Cтабилизатор постоянного напряжения

Основное применение стабилитронов – стабилизация постоянного и переменного напряжений в радиоэлектронной аппаратуре...

читать далее

В этом случае фотодиод используется как полупроводниковый фотоэлемент, генерирующий под действием света электрическую энергию...

читать далее


aviabileti
flight-agent.ru