Należy pamiętać, że w półprzewodniku istnieją dwa rodzaje nośników ładunku: elektrony i dziury
(ćw.18), w obecności pola magnetycznego są one odchylane w kierunku tej samej ścianki próbki. A
więc odchylenie dziur powoduje zmniejszenie napięcia Halla powstałego w wyniku odchylenia
elektronów. Dlatego też omawiane zjawisko nadaje się do pomiaru koncentracji nośników ładunku
tylko w półprzewodnikach domieszkowanych, w których koncentracja elektronów jest dużo większa
od koncentracji dziur ) p>>n ( >>lub odwrotnie ) n>>p ( >>. Doświadczenie pozwala rozróżnić, z
którym z tych przypadków mamy do czynienia, gdyż znak napięcia Halla zależy od rodzaju przewodnictwa
płytki półprzewodnikowej. Jeżeli przewodnictwo jest elektronowe ) p n ( >>, to U H
ujemne. Jeżeli przewodnictwo jest dziurowe ) n p ( >>to U H dodatnie. Wyznaczanie napięcia Halla
jest jednym z najdokładniejszych sposobów określenia koncentracji nośników prądu w materiałach
półprzewodnikowych domieszkowanych.
Półprzewodniki dzieli się na:
samoistne
domieszkowane
Półprzewodniki samoistne[edytuj]
Struktura pasmowa krzemu. J.R.Chelikowsky,M.L.Cohen, Phys.Rev. B10(1974)5095
Półprzewodnik samoistny jest to półprzewodnik, którego materiał jest idealnie czysty, bez żadnych zanieczyszczeń struktury krystalicznej. Koncentracja wolnych elektronów w półprzewodniku samoistnym jest równa koncentracji dziur.
Przyjmuje się, że w temperaturze zera bezwzględnego (0 K= -273 stopni Celsjusza) w paśmie przewodnictwa nie ma elektronów, natomiast w temperaturach większych ma miejsce generacja par elektron-dziura; im wyższa temperatura, tym więcej takich par powstaje.
Domieszkowane[edytuj]
Półprzewodniki samoistne mają mało ładunków swobodnych (co objawia się dużą rezystywnością), dlatego też stosuje się domieszkowanie. Materiały uzyskane przez domieszkowanie nazywają się półprzewodnikami niesamoistnymi lub półprzewodnikami domieszkowanymi.
Domieszkowanie polega na wprowadzeniu i aktywowaniu atomów domieszek do struktury kryształu. Domieszki są to atomy pierwiastków, które nie wchodzą w skład półprzewodnika samoistnego. Na przykład domieszka krzemu (Si) w arsenku galu (GaAs). Ponieważ w wiązaniach kowalencyjnych bierze udział ustalona liczba elektronów, zamiana któregoś z atomów struktury na odpowiedni atom domieszki powoduje wystąpienie nadmiaru lub niedoboru elektronów.
Wprowadzenie domieszki dającej nadmiar elektronów (w stosunku do półprzewodnika samoistnego) powoduje powstanie półprzewodnika typu n, domieszka taka zaś nazywana jest domieszką donorową ("oddaje elektron"). W takim półprzewodniku powstaje dodatkowy poziom energetyczny (poziom donorowy) położony w obszarze pasma zabronionego niewiele poniżej poziomu przewodnictwa, lub w samym paśmie przewodnictwa. Nadmiar elektronów jest uwalniany do pasma przewodnictwa (prawie pustego w przypadku półprzewodników samoistnych) w postaci elektronów swobodnych zdolnych do przewodzenia prądu. Mówimy wtedy o przewodnictwie elektronowym, lub przewodnictwie typu n (z ang. negative - ujemny). Dla krzemu typowymi domieszkami donorowymi są atomy 5 grupy układu okresowego (więcej elektronów walencyjnych), głównie fosfor.
Wprowadzenie domieszki dającej niedobór elektronów (w stosunku do półprzewodnika samoistnego) powoduje powstanie półprzewodnika typu p, domieszka taka zaś nazywana jest domieszką akceptorową ("przyjmuje elektron"). W takim półprzewodniku powstaje dodatkowy poziom energetyczny (poziom akceptorowy) położony w obszarze pasma zabronionego niewiele nad poziomem walencyjnym, lub w samym paśmie walencyjnym. Poziomy takie wiążą elektrony znajdujące się w paśmie walencyjnym (prawie zapełnionym w przypadku półprzewodników samoistnych) powodując powstanie w nim wolnych miejsc. Takie wolne miejsce nazwano dziurą elektronową. Zachowuje się ona jak swobodna cząstka o ładunku dodatnim i jest zdolna do przewodzenia prądu. Mówimy wtedy o przewodnictwie dziurowym, lub przewodnictwie typu p (z ang. positive - dodatni). Dziury, ze względu na swoją masę efektywną, zwykle większą od masy efektywnej elektronów, mają mniejszą ruchliwość a przez to rezystywność materiałów typu p jest z reguły większa niż materiałów typu n mających ten sam poziom domieszkowania. Typowymi akceptorami dla krzemu są atomy 3 grupy układu okresowego (mniej elektronów na ostatniej powłoce), zwykle bor.
Wyszukiwarka
Podobne podstrony:
fiza 25 dielektrykifiza 25 przwodnikfiza 25 Nowy dokument tekstowy52 (25)249 25rozdział 25 Prześwięty Asziata Szyjemasz, z Góry posłany na ZiemięRodzaj i zakres … Dz U 1995 25CCC 251) 25 02 2012Zeszyt 25 Planowanie kariery zawodowej cz 2Rdz 2525 Znaczenie heksagramuwięcej podobnych podstron