semiconductori de tip N
Adăugarea impurităților din materiale semiconductoare afectează semnificativ comportamentul electronilor și spectrul energourovni al cristalului. electroni valența atomilor de impuritate a crea un nivel de energie din regiune interzisă a spectrului. De exemplu, dacă zăbrele germaniul un atom pentavalent substituit cu un atom de fluor, energia de electroni suplimentar ar fi mai mică decât energia care corespunde în partea inferioară a benzii de conducție. Nivelele de energie ale unor astfel de electroni de impuritate sunt sub partea inferioară a benzii de conducție. Aceste niveluri sunt umplute cu electroni este numit donator. Pentru transferul de electroni de la nivelurile donator in energia banda de conducție este necesară mai mică decât cea din semiconductor pur. După ce electronii transferat la banda de conducție cu un nivel de donator, se spune că a existat o conductivitate semiconductor de tip n. Semiconductors cu o impuritate donor de electroni numit (donor) sau n-tip semiconductori (negativ - negativ). Electronii semiconductorilor n - de tip servește ca principalii purtători de sarcină, găuri - minoritate. Diagrama energetică a unui astfel de semiconductor este prezentat în Fig.1.
semiconductori de tip P
Într-un semiconductor, care cuprinde o impuritate acceptor, electronii trec destul de ușor din banda de valență la nivelurile acceptor. În această situație, în banda de valență apar găuri libere. Numărul de găuri în acest caz este în mod substanțial mai mare decât electronii liberi sunt formate la trecerea de la banda de valență la banda de conducție. În această situație găurile - principalele purtătorilor de sarcină sunt electroni - minoritate. Conductivitatea semiconductoare, care cuprinde o impuritate acceptor este p-tip, în care conductorul este numit gaura (un acceptor) sau un semiconductor p-tip (pozitiv - pozitiv). Diagrama energetică a unui semiconductor p-tip este prezentat în Fig.2.
Rezolvarea controlului în toate subiectele. 10 ani de experiență! Preț de la 100 de ruble. Perioada de la 1 zi!
Scriem ieftin și tocmai la timp! Mai mult de 50 000 de profesioniști dovedit
Oferta speciala! Oferirea de 100 de ruble.
un prim ordin!
de la 200 ruble / 2 ore de la
de la 350 ruble / 2 ore de la
de la 50 ruble / 2 ore de la
p-n joncțiune
p-n joncțiune pentru a crea un donor de dopaj semiconductor naturale și a impurităților acceptoare pe laturile opuse ale interfeței. În această regiune, în care impuritățile donatoare de intrare devine n-regiune care are o conductivitate de electroni, regiunea în care acceptorul de impuritate a introdus - p-regiune cu o conductivitate gaură predominantă.
Deoarece concentrația n- regiunea de electroni este mai mare (comparativ cu concentrația de găuri) și o regiune P- Invers, electronii difuze din regiunea n- în regiunea P-, iar găurile din direcția opusă. Ca rezultat, n-are loc o regiune sarcină pozitivă și o regiune negativă P- Ieșind astfel o diferență de potențial și o încercare de câmp electric pentru a încetini răspândirea sarcinilor pozitive și negative. Atunci când apare un echilibru de tensiune. Având în vedere că taxa de electroni este mai mică decât zero, atunci potențialul de creștere duce la o scădere a potențialului energetic al electronilor și găuri crește în energie potențială. În consecință, potențialul de creștere a potențialului regiunii N energetic al electronilor în această regiune este redusă și un P- crește regiune. Cu energia potențială a găurilor nu este cazul. Caracterul de schimbare a potențialului electric coincide cu natura schimbării potențialului energetic al găurilor.
Rezolvarea controlului în toate subiectele. 10 ani de experiență! Preț de la 100 de ruble. Perioada de la 1 zi!
Astfel, există o barieră potențială care rezistă fluxul de difuzie a electronilor și găuri prin trecerea de la concentrarea lor mai mare, adică presiunea electronilor din regiunea n- și găurile de presiune din regiunea P-. Această barieră potențială crește la o valoare la care apare la intersecția de câmp electric genereaza curenti de astfel de purtători, care au compensat complet fluxurile de difuzie. Din moment ce se ajunge la starea staționară.
Electronii și găuri în banda de conducție semiconductoare au o durată de viață finită. Găurile care erau în regiunea P- regiunii difuze n ea de ceva timp, iar apoi anihilată cu electroni. Doar se comporta electroni, care a lovit în zona regiunii n p. Prin urmare, concentrația de găuri în exces din regiune n-, iar concentrația de electroni scade regiune P- (exponențial), odată cu creșterea distanței de trecere a frontierei.
[Notă] De obicei p este energia Fermi și regiunile semiconductoare n- diferă cu aproximativ 1 eV. Prin urmare, o diferență de potențial care apare la joncțiunea și nivelurile de energie Fermi pe diferite părți ale tranziției este de ordinul 1V.
Curentul electric prin p-n joncțiunii
Să presupunem că tensiunea este aplicată, astfel încât potențialul regiunii n are semnul minus, de regiunea p - plus. Potențialul de barieră, în acest caz, transportatorii majoritari pentru a reduce curentul. În consecință, transportatorii majore actuale crește. Tăria purtătorilor minoritari este aproape neschimbată, așa cum este determinat de concentrația purtătoare de curent de difuzie și este independent de diferența de potențial aplicată.
În cazul în care se aplică o tensiune externă, astfel încât potențialul regiunii este n mai mare decât zero, iar din regiunea P- este mai mică decât zero, posibilele bariere pentru cresterea transportatorilor majoritari. Apoi curentul purtător majoritar este aproape egal cu 0. Curentul purtătorilor minoritari nu este schimbat. În cazul în care curentul într-o direcție din regiunea n la p-regiune nu curge, este numit linia de cut-off. Direcția inversă se numește pass-through.
De metal de tranziție - semiconductor are capacitatea de a trece un curent într-o singură direcție, și nu într-o altă trecere. Mai mult decât atât, din materiale semiconductoare poate fi de orice tip. Acest fenomen se datorează faptului că oricare dintre semiconductoare la metal electroni liberi foarte sărace. În cazul unui metal de tranziție - fir, prin direcția de trecere este o direcție de semiconductoare la metal.
p-n funcții de joncțiune ca o diodă, deoarece are conductivitatea unilaterală. Cele mai frecvent utilizate materiale pentru a crea un p-n intersecții sunt germaniu și siliciu. In germaniu concentrare purtătorilor majoritari este mai mare decât cea a siliciului, o mobilitate mai mare. Datorită acestei conductibilitate a p-n intersecții din germaniu în direcția de trecere este substanțial mai mare decât siliciu, dar curentul invers este corespunzător mai mare. Siliciul poate fi de asemenea utilizat într-o gamă largă de temperaturi.
Setare: curent - caracteristica tensiune de p-n intersecții în siliciu este prezentată în Fig. 3. p-n tranziție germaniul în Fig. 4. Comparați diferențele lor explică.
Caracteristica curent-tensiune de p-n tranziție indică tranziția este conductivitate unilaterală, și anume, conduce curentul în direcția din regiunea p la n. (Valorile pozitive corespund unei modificări a tensiunii U la trecerea de câmp potențial p a n regiune).
Un posibil motiv pentru diferențele în caracteristicile curent-tensiune de siliciu (Figura 3) ale caracteristicilor curent-tensiune este concentrație scăzută germaniu transportatorilor minoritari în siliciu. S-a obținut la temperaturi joase tensiuni aplicate densitatea de curent (j) a transportatorilor minoritari este foarte mică și numai atunci când U = 0,6B intensitatea curentului începe să crească exponențial (germaniu acest lucru are loc atunci când U = 0 B).
Tema: Ce este un efect de tunel?
La concentrație mare de atomi de impuritate în semiconductor este o extindere a nivelurilor de impuritate. Nivelurile se întind granița dintre zonele. Ca rezultat - nivelul Fermi se încadrează în banda fie conductoare sau de valență. În cazul în care nu există nici o tranziție pe laturile opuse ale unei tensiuni externe egală cu energia Fermi. Atunci când tranziția puternic dopat devine îngust, concentrația purtătorilor minoritari este mic.
Dacă atașați o tensiune externă în direcția trecere, există un mic curent diodă. Cu toate acestea, din moment ce pe partea opusă a tranziției, care împarte o barieră de energie potențială a transportatorilor egal, o așa-numită purtători efect tunel trec prin bariera de potențial fără schimbare de energie. Din acest motiv, potențialul de barieră fluxurile actuale semnificative. Prin creșterea energiei de tensiune a electronilor în n-regiune în creștere, p --oblasti redus, regiunea de suprapunere a nivelelor de impurități devine mai mică. În consecință, a redus amperaj. (Curentul maxim este atins atunci când zonele se suprapun cel mai mod). În momentul în care banda de impuritate sunt deplasate unul față de altul, astfel încât fiecare dintre ele pe de altă parte se opune bandgap de tranziție, tunel se termină. Puterea curentului prin joncțiunea este redus. La tensiuni înalte, regiunile banda de conducție n și p sunt la același nivel, există un curent diodă convențional. Puterea actuală este în creștere din nou. În intervalul de la primul curent maxim până la următorul minim el tunel dioda manifestă un efect negativ de rezistență, atunci când o creștere a tensiunii conduce la o scădere a curentului. Figura 5 Volt - amper caracteristică dioda tunel.
Rezolvarea controlului în toate subiectele. 10 ani de experiență! Preț de la 100 de ruble. Perioada de la 1 zi!
Scriem ieftin și tocmai la timp! Mai mult de 50 000 de profesioniști dovedit
Oferta speciala! Oferirea de 100 de ruble.
un prim ordin!
de la 200 ruble / 2 ore de la
de la 350 ruble / 2 ore de la
de la 50 ruble / 2 ore de la
Aflați costul de muncă scris la comanda
alte articole
Efectuarea toate tipurile de lucrari de fizica
Suntem deschiși în timpul săptămânii de la 10:00 la 20:00