Laboratorium Elektroniki cz I 3

142

ratury rośnie energia kinetyczna nośników, a więc maleje czas oddziaływania pomię dzy nośnikami a jonami domieszek, w efekcie rozpraszanie staje się mniej efekty* ne, co prowadzi do wzrostu ruchliwości. Ale ze wzrostem temperatury rosną ^ drgania sieci krystalicznej, co oznacza powiększanie się efektywności rozpraszania nośników na fononach. Dla temperatury około 150 K wzrost ruchliwości nośników zostaje całkowicie zahamowany przez coraz intensywniejsze rozpraszanie fononowe a powyżej tej temperatury ruchliwość wyraźnie maleje. Jak widać z rys. 7.2, w zakresie typowych temperatur pracy przyrządu półprzewodnikowego ruchliwość maleje wraz ze wzrostem temperatury półprzewodnika, co można opisać zależnością (7.8)_:

H(T) = p(T₀)^j    (7.8)

gdzie: p(To) - ruchliwość maksymalna, przypadająca dla temperatury T₀,

b - stała zależna od koncentracji domieszek (zawiera się w granicach 1-2,5).

Z zależności (7.7) wynika również, że ruchliwość nośników maleje ze wzrostem ich koncentracji, co przedstawiono na rys. 7.3, a co można wyjaśnić wzrostem prawdopodobieństwa rozpraszania fononowego. Zwykle ruchliwość dziur jest mniejsza od ruchliwości elektronów w danym materiale półprzewodnikowym.

Rys. 7.3. Zależność ruchliwości nośników swobodnych od koncentracji domieszek

powered by

Mi sio!

W przypadku dyfuzji parametrem charakteryzującym transport nośników jest „współczynnik dyfuzji D. Można go powiązać z ruchliwością nośników za pomocą równania Einsteina (7.9), z którego wynika podobna zależność temperaturowa:

(7.9)

k-T

7.2.3- Konduktywność półprzewodnika

Podstawowym parametrem półprzewodnika jest jego konduktywność o, którą można wyrazić zależnością (7.10), wiążąca gęstość prądu płynącego przez półprzewodnik z natężeniem pola elektrycznego:

o = q(npn + P-Pp)    (7.10)

Jak widać, konduktywność jest funkcją zarówno ruchliwości nośników, jak i ich koncentracji, a ponieważ obie te wielkości są zależne od temperatury, to wypadkowa zależność temperaturowa tego parametru przybiera postać pokazaną na rys. 7.4. Na tym rysunku widzimy znane już temperatury graniczne Ti i T₂. Należy zwrócić uwagę, że w zakresie temperatur pomiędzy T, i T₂ następuje pomimo wzrostu temperatury, lekki spadek konduktywności półprzewodnika związany ze zmniejszaniem się ruchliwości nośników. Wzrost koncentracji domieszek spowoduje przesunięcie krzywej w kierunku większych wartości konduktywności.

Rys. 7.4. Temperaturowa zależność konduktywności matenału półprzewodnikowego