impuritate conducție

Introducerea impurităților într-un semiconductor afectează foarte mult conductivitatea. Două tipuri de impurități: donor și acceptor.

onornaya impuritate. Un astfel de amestec poate fi V atomi ai grupului tabelul periodic (fosfor, arsen, stibiu), având 5 electroni în mantaua exterioară, adică un electron mai mult decât atomii de semiconductor. atomi care intră în impurității rețeaua cristalină este înlocuit cu unul din atomii semiconductoare. Un astfel de caz este ilustrat în figura 2. Patru electroni de valență ale atomului de impuritate implicate în legături covalente cu atomii învecinate cu semiconductori cincea valență de electroni a atomilor de impuritate rămâne liber. Astfel, introducerea impurităților într-un semiconductor format din grupul V atomi din tabelul periodic, va conduce la o concentrație crescută de electroni liberi în semi-nick. Trebuie remarcat faptul că, în semi-Vodniki conținând impurități donor, cu excepția electronilor liberi și găuri sunt, de asemenea, atunci când temperatura de cristal este diferit de zero absolut. În practică, a introdus în donor semiconductor impuritate astfel de cantitate încât concentrația de electroni liberi a fost mult mai mare decât densitatea gaura. Asemenea extrinseci semi-căpriori sunt numite semiconductori conector N. Electronii semiconductorilor cu impurități donor sunt purtătorii majoritari, și găurile  minoritate.

Primes.Takoy atomi acceptor de impuritate poate fi co

Rupp tabelul periodic (bor, galiu, indiu) având 3 electroni de valență în mantaua exterioară, adică un electron mai puțin decât atomii semiconductoare. Figura 3 prezintă rețeaua cristalină a semi-nick cu atomi acceptor de impuritate.

Figura arată că cele trei electroni de valență ale atomului de impuritate este insuficientă pentru a forma o legătură covalentă cu patru atomi vecine din materiale semiconductoare. Aceasta înseamnă că introducerea de impurități în atomii trivalenți semiconductoare conduce la o creștere a concentrației gaură în ea. Astfel de semiconductori se numesc extrinsecă semi-căpriori ptipa. Purtătorii Majoritatea sunt găuri în ele, și neosnovnymielektrony.

Teoria banda punct de vedere al zabrele semiconductori impuritate introducere denaturează câmpul, care dă naștere la nivelul din zona de energie interzisă, numită impuritatea. Mai mult, pentru o impuritate donor, datorită cuplajului slab cu un atom de electroni în exces, acest nivel este numit donator, o zonă liberă este situată aproape de fundul (4a).

Pentru impuritatea acceptor în banda interzisă apare uro-Wen numit acceptor-Thorn, care dis-laid aproape de tavan banda de valență unică (fig.4b).

P-n tranziție. diode de cristal

perehod pn pot fi obținute prin materiale cu diferite tipuri de conductibilitate sau cultivarea într-un mediu gazos special de topire. Figura 5 prezintă o tranziție pn . Acesta arată doar atomii de impuritate, adică atomii acceptori de pe stânga și în dreapta atomii donori de tranziție.

De asemenea, prezintă găuri și electroni introduse atomii de impuritate-TION. Atomii din materialul de bază care nu este prezentat în această figură.

Datorită diferenței de con-centrarea electroni și găuri pe partea stângă și dreaptă a tranziției de electroni are loc în difuzarea de poblasti poblast noblasti și găuri din n-regiune din materiale semiconductoare. Figura arată că atomii de impuritate in apropiere de limitele de tranziție lipsite de găuri și electroni, deoarece electronii si golurile prin difuzie trecut granița de tranziție și recombinate, adică electroni liberi a avut loc deranjate legături de valență  găuri. Rezultatul este un strat de atomi care nu dispun de purtători de sarcină liberi, numit stratul sărăcit. Stratul de epuizare există câmp Ec. format de taxa de spațiu: negativ, pozitiv și poblasti în noblasti. Acest câmp electric împiedică deplasarea în continuare a electronilor și găuri peste joncțiunii, și anume la mișcarea de electroni și găuri, un potențial obstacol.

și Figura 6 prezintă pnperehod. Zona hașurată corespunde stratului sărăcit (blocare).

Atunci când se aplică tensiunea de tranziție, așa cum se arată în figura 6 b, stratul de epuizare se ingusteaza, ca și câmpul electric intern suprapusa bateriei câmp CE EB. îndreptate în direcția opusă. Atunci când această barieră potențială este coborâtă și prin pnperehod posibila deplasare a transportatorilor liberi. Această pnperehoda încorporare numită directă. Când activați, adică metoda prezentată în stratul sărăcit ris.6v se extinde, deoarece exterior și interior

adăugat câmp. Atunci când această barieră potențial este crescut, iar curentul prin pn perehod practic zero. Trebuie remarcat faptul că o cantitate mică de curent prin pnperehod acolo și, în al doilea caz. Acest curent se datorează mișcării prin purtători minoritari pnperehod, adică, p de electroni și găuri în noblast de n în roblast. Concentrația purtătorilor minoritari în semiconductorul depinde de temperatura, prin urmare, curentul invers prin dependent de temperatură perehod rn.

Aparat cuprinzând un rnperehod numit diode semiconductor. dioda schematică electrică este notată după cum urmează:.

Terminalul pozitiv se numește anod, negativ -catod. Pentru curentul I, care curge prin rnperehod subțire următoarea expresie deține:

unde q  încărcătura de electroni; k  constanta Boltzmann;  T temperatura absolută; Io  curent de saturație invers (curent din cauza transportatorilor minoritari).

Fig. 7 prezintă curent-ampernaya caracteristice poreclele diode semiconducătoare (scala pe axa verticală pentru valori negative de 1000 de ori mai mare decât pentru pozitiv).

Deja la tensiuni negative, relativ mici, curentul invers atinge saturația curentă Io. nici o creștere în curent cu creșterea de tensiune inversă, deoarece numărul de purtători minoritari, care este cauzat, este determinată numai de temperatură și este independentă de tensiunea aplicată din exterior, în cazul în care nu este foarte mare. De la Fig.7 și exprimare (1), este clar că pentru aceeași tensiune aplicată în direcția înainte și înapoi, diferența în amplitudinea curentului este gigantic. Această proprietate este utilizat diode pentru rectificarea de curent alternativ.

Aparatul experimental include un scut montat pe acesta cu elementele redresoare și fasciculul de electroni de osciloscop (Fig.8). Figura arată că compoziția redresorului include nu numai

diode oluprovodnikovye VD1, VD2, dar C1 condensatori și C2. și o bobină (inductor) L și rezistența R. Faptul că diode de CA permite obținerea curentului constant într-o direcție, dar acest curent va varia. Pentru a netezi fluctuațiile în redresoare sunt utilizate filtre speciale. În cazul nostru va fi condensatori și inductor. Un osciloscop care este utilizat în acest studiu pentru a observa și măsura dependența de tensiune în funcție de timp. Curentul de test, care curge printr-o rezistență R, se va crea o cădere de tensiune proporțională cu curentul. Acest lucru vă permite să utilizați un osciloscop pentru a studia natura dependenței timpul curent.

articole similare

Pagina anterioară

Pagina următoare