5.8 Залежність положення рівня Фермі в домішкових напівпровідниках від температури. Температура виснаження домішки. Перехід до власної електропровідності

Температурну залежність положення рівня Фермі відображає формула (5.23). З ростом температури від абсолютного нуля рівень Фермі зміщується вгору, при ND > NC, рис.5.10, крива 1, або вниз при     ND < NC,  рис.5.10, крива 2. Концентрація ND домішкових атомів від температури не залежить (вона задається в технологічному процесі легування), а ефективна кількість станів в зоні зростає […]

5.7 Положення рівня Фермі і концентрація вільних носіїв заряду в домішкових напівпровідниках. Електропровідність домішкових напівпровідників при низьких температурах

Зонна діаграма донорного напівпровідника показана на рис.5.8. При низьких температурах іонізуються атоми донорної домішки, тому що для переходу електрона із валентної зони в зону провідності енергії теплового збудження недостатньо. Тому генеруються вільні електрони і зв’язані іони донорних атомів. Концентрація електронів, згідно з формулою (5.17), дорівнює Концентрацію іонізованих донорів рд запишемо, скориставшись формулою (5.18), в якій […]

5.6 Положення рівня Фермі і концентрація вільних носіїв заряду у власних напівпровідниках. Електропровідність власних напівпровідників

Для власних напівпровідників концентрація електронів і дірок однакові, тому що кожний перехід електрона в зону провідності супроводжується виникненням вільної дірки у валентній зоні. Прирівнюючи  ліві частини рівнянь (5.17) і (5.18) після спрощення враховуючи, що  маємо . Знайдемо μ (5.20) При Т=0К  тобто рівень Фермі знаходиться посередині забороненої зони. З ростом температури він зміщується від середини […]

5.5 Залежність концентрації вільних носіїв заряду в напівпровідниках від положення рівня Фермі

Намалюємо енергетичну діаграму напівпровідника (рис.5.5). Енергію будемо відраховувати від дна зони провідності. З рисунка видно, що Так як електрон-ний газ в напівпровідниках не вироджений, скористаємось повною статистичною функцією розподілу Максвелла-Больцмана по енергіям Тоді концентрація електронів в інтервалі енергій від Е до Е+dЕ в зоні провідності буде дорівнювати (5.16) Повна концентрація електронів в зоні провідності  при […]

5.4 Поняття про надпровідність

Досліджуючи електропровідність ртуті при наближенні температури до абсолютного нуля , нідерландський фізик Комерлінг-Оннес у 1911 році виявив дивне явище: при температурі рідкого гелію 4,2К електричний опір стрибкоподібно падав до нуля. Це явище одержало назву надпровідність. Уже в 1913 році Комерлінг-Оннесу була присуджена Нобелівська премія. Температура Тк переходу у надпровідний стан називається критичною температурою. Для різних […]

5.3 Електропровідність чистих металів і сплавів. Температурний коефіцієнт опору

Електропровідність металів і сплавів зумовлена дрейфом носіїв одного знаку – електронів. Питома електропровідність виражається формулою (5.5). Величина, обернена питомій електропровідності, називається питомим опором (5.12) Температурна залежність (рис.5.3) обумовлена температурною залежністю рухливості, тому що концентрація вільних носіїв у металах і сплавах від температури не залежить. Питомий опір сплавів складається із двох частин: (5.13) температурно-залежного опору  ρt, […]

5.2 Залежність рухливості носіїв заряду від температури

Щоб встановити температурну залежність електропровідності проаналізуємо спочатку температурну залежність рухливості. Формула (5.3) показує, що вона визначається залежністю часу релаксації τ від температури. Ясно, що час релаксації прямо пропорційний довжині вільного пробігу електрона λ і обернено пропорційний тепловій швидкості V (5.7) Розглянемо область високих температур. При високих температурах основним механізмом розсіювання електронів є електрон-фононна взаємодія Концентрація […]

5.1 Дрейф носіїв струму в електричному полі. Рухливість носіїв заряду. Питома електропровідність

При відсутності електричного поля електрони в твердому тілі не мають якогось переважного напрямку руху. Заряд, який переноситься через будь-який переріз провідника, однаковий. Електричний струм відсутній. Накладення електричного поля викликає, поряд з тепловим рухом, направлений рух електронів проти напруженості електричного поля. Такий рух зарядів називається дрейфом, а швидкість–дрейфовою швидкістю Vдр(t). Знайдемо величину і закон зміни цієї […]

Фізика