skanuj0112

222

=o

i

=6=

=0=

=0=

II

=o=

=0=

o

0=0-

L

pasmo przewodnictwa

.Es

poziomy donorowe

- pasmo walenćyjne

=0=0=0=0=

ii

II

II

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

E, » 1 eV E„ » 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.

Q=#=0

=0^—0=

pasmo przewodnictwa, .
T
	poziomy akceptorowe .
	— — -o- -o- —
©	© © ,. *
	S^iiSiS

E, = 1 eV E. « 0,05 eV

=0=

ii

O atomy grupy IV 9 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 nazwą 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 dziurawe 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