Laboratorium Elektroniki cz I 2

140

W zakresie tym koncentracje nośników mniejszościowych są proporcjonalne do kwa dratu koncentracji nośników samoistnych ni (zależność (7.5)).

ⁿf

‘W* Pn=^TT

_n2    (7.5)

typ p: n =-^!—

P N. - N_r

Zmiany koncentracji tych nośników charakteryzuje się za pomocą odpowiednich względnych współczynników temperaturowych, definiowanych zależnością (7.6).

_L^n=_L	.^2.	-2+3_
Pn ^dT np	dT	T k-T^2

= 2 Y,

(7.6)

Pod koniec tego przedziału temperatur, gdy temperatura przyrządu półprzewodnikowego zbliża się do temperatury granicznej T₂, energia kinetyczna uzyskiwana przez elektrony z pasma walencyjnego staje się porównywalna z szerokością pasma zabronionego W_g i rozpoczyna się gwałtowny proces jonizacji termicznej nośników samoistnych (rys. 7.1 - prosta przerywana). Koncentracja ich gwałtownie rośnie W pewnym momencie koncentracje nośników samoistnych i domieszkowych zrównują się, co ma miejsce dla temperatury granicznej T₂ zależnej od materiału półprzewodnikowego i koncentracji domieszek (tabl. 7.2), a zawierającej się w granicach od około 400 K do ponad 500 K. Od tego momentu koncentracja nośników samoistnych znowu gwałtownie rośnie, a półprzewodnik można traktować jako samoistny.

Tablica 7.2

Zależność temperatury przejścia T₂ w stan samoistny

	N[m'^3]	10^19	10^2°	10^21	2-10^21	4-10^22	10^23
Si	[K]	413	473	533	573	673	803
GaAs		573	673	773	-	-	‘ _

7.2.2. Zjawiska transportu nośników

Podstawowymi mechanizmami transportu nośników w półprzewodniku są unoszenie w polu elektrycznym i dyfuzja nośników w wyniku istnienia różnicy koncentra-

J

_cji W pierwszym przypadku parametrem charakteryzującym transpi _tak ^ana ruchliwość nośników ładunku p (zależność (7.7)):

i

powered by

Mi siol

nosniKow^es^^

141

(7.7)

qn-E

gdzie: lu - gęstość prądu unoszenia, n - koncentracja nośników,

E - natężenie pola elektrycznego.

Parametr ten charakteryzuje zdolność danego materiału do przewodzenia strumienia nośników, która to zdolność w istotny sposób uwarunkowana jest przez:

, koncentrację nośników;

. natężenie pola elektrycznego;

•    rozpraszanie nośników na fononach (tj. węzłach sieci krystalicznej);

•    rozpraszanie nośników na jonach domieszek.

Zależność temperaturową ruchliwości nośników przedstawiono na rys. 7.2. Okresie niskich temperatur (0-150 K) rozpraszanie nośników na fononach jest Pijalnie małe, gdyż drgania atomów sieci krystalicznej są bardzo małe, a więc ^praWdopodobieństwo zderzeń jest minimalne. Istotne jest rozpraszanie nośników na ^i0nach domieszek będące oddziaływaniem elektrostatycznym. Ze wzrostem tempe-