skanuj0112

=0=

222

=o

i

=0=

II

=o=

=0=

=®=

o

^    ■ pasmo przewodnictwa

9 m    ^

- j^rzż ~    '

Es

poziomy donorowe

0=0=

pasm o walencyjne

=o=ó=o=o=

II

II

II

O atomy grupy IV @ atom domieszki z grupy V • dodatkowy elektron z domieszki

E_s~ 1 eV Es » 0,05 eV

a)    b)

Rys.9. Dwuwymiarowy model półprzewodnika z domieszką donorową - a, schemat pasm energetycznych w półprzewodniku typu n z poziomami donorowymi w paśmie wzbronionym - b

energii. Po zaabsorbowaniu energii elektron walencyjny opuszcza obszar wiązania i przechodzi do przestrzeni między atomami, gdzie może się swobodnie poruszać. W modelu pasmowym odpowiada to wzbudzeniu elektronu z pasma walencyjnego do pasma przewodnictwa. Przewodnictwo w takich półprzewodnikach samoistnych zależy od wielkości przerwy energetycznej, tj. od najmniejszej szerokości pasma wzbronionego i rośnie wraz z temperaturą.

Obecność domieszek ma istotny wpływ na własności elektryczne półprzewodników. Z punktu widzenia elektrycznych własności kryształu najbardziej interesujące są domieszki posiadające o jeden elektron więcej lub mniej niż pozostałe atomy kryształu. Domieszki takie zajmują w krysztale położenia węzłowe. Dodanie do kryształu krzemu lub germanu domieszek pierwiastków pięciowartościowych (np. arsenu, As, lub fosforu, P) zwanych donorami, prowadzi do pojawienia się elektronów nie biorących udziału w tworzeniu normalnego wiązania między atomami kryształu (rys.9a). Te bardzo słabo związane elektrony, tzw. nadmiarowe, bardzo łatwo stają się elektronami swobodnymi po dostarczeniu im niewielkiej ilości energii. W modelu pasmowym ich poziomy energetyczne znajdują się w paśmie wzbronionym w pobliżu dna pasma przewodnictwa (rys.9b). Do wzbudzenia elektronów z tych poziomów donorowych do pasma przewodnictwa wystarcza bardzo niewielka energia.

=0=

II

o=

1 eV 0,05 eV

O

O

pasmo przewodnictwa ,

i-    ^:    ~

E_g poziomy akceptorowe . ^ -O- - - ~0~ "O-

0^-Q=0=

© *

II

O atomy gru/jy IV $ atom domieszki z grupy III © brak elektronu w wiązaniu (dziura)

a)    b)

Rys.10. Dwuwymiarowy model półprzewodnika z domieszką akceptorową - a, schemat pasm energetycznych w półprzewodniku typu p z poziomami akceptorowymi w paśmie wzbronionym - b

Dziury, które pozostają na poziomach donorowych są zlokalizowane na atomach domieszek i nie biorą udziału w przewodnictwie elektrycznym. Półprzewodniki takie noszą nazwę półprzewodników typu n i elektrony są w nich nośnikami większościowymi.

Wprowadzenie do kryształu domieszek trój elektronowych (np. boru, B, indu, In) wytworzy brak jednego elektronu w wiązaniu atomu domieszki z atomami'np. Si, czyli powstanie jednej dziury (rys.lOa). Przeskok elektronu z sąsiedniego atomu na to puste miejsce spowoduje przesunięcie się dziury, która po umieszczeniu kryształu w polu elektrycznym stanie się dodatnim nośnikiem prądu. Takie domieszki nazywamy akceptorami, a poziom związany z nimi, poziom akceptorowy, znajduje się w paśmie wzbronionym blisko pasma walencyjnego (rys. 1 Ob). Elektrony z pasma walencyjnego przechodzą na poziomy akceptorowe, pozostawiając w paśmie walencyjnym dziury, które biorą udział w przewodzeniu prądu elektrycznego. Półprzewodniki, w których przeważa przewodnictwo dziurowe nazywamy typu p.

W zakresie niskich temperatur liczba nośników bardzo silnie zależy od koncentracji domieszek. Natomiast w wyższych temperaturach, poczynając od pewnej wartości, praktycznie wszystkie domieszki są zjonizowane. Dalszy