3582318384

0.    O jakich właściwościach półprzewodnika decyduje szerokość jego przerwy energetycznej?

Szerokość pasma wzbronionego (przerwy energetycznej ) jest miarą energii, którą trzeba dostarczyć, aby uwolnić elektron z wiązania kowalencyjnego (w paśmie walencyjnym) aby przeszedł on do pasma przewodnictwa. Moim zdaniem szerokość decyduje o tym jak dobrym półprzewodnikiem (w skrajnych przypadkach dielektrykiem lub przewodnikiem) jest dany materiał. Od szerokości przerwy energetycznej zależy jeszcze na przykład koncentracja nośników samoistnych oraz poziom Fermiego. Półprzewodniki charakteryzują się pośrednią wartością przerwy energetycznej. Prowadzi to do tego, że część elektronów z najwyższego pasma może przeskoczyć przez pasmo wzbronione do następnego pasma dozwolonego, w którym jest wiele wolnych poziomów i w ramach którego elektron może przemieszczać się już swobodnie. W temperaturze bliskiej zera absolutnego półprzewodnik zachowuje się tak jak izolator, to znaczy ma bardzo dużą oporność. Po prostu wszystkie pasma są zapełnione. Aby elektron mógł przeskoczyć do pasma przewodnictwa musi uzyskać energię wyższą niż szerokość przerwy energetycznej.

1.    Jak obliczamy koncentracje dziur i elektronów w półprzewodniku?

Koncentrację elektronów oraz dziur wjednostce objętości półprzewodnika obliczamy następująco

n - J N_c(E)fjE,T)dE,    p=j N_v(E)f_P (E, T)dE

rf_V

^JE_C

W ten sposób w półprzewodniku niezdegenerowanym, z nośnikami podlegającymi statystyce Maxwełla-Boltzmanna, mamy

Ec ~ Ep		Ep — El..-
kT	, p — Nvexp	i t-, 1 _i

4Jt(2l£ — £

n = N_c exp Nr i iVtr

gdzie ^{c 1} są tzw. efektywnymi gęstościami stanów energetycznych w półprzewodniku

JV_C(£) =

Nv(E) =

h³

4jr(2m_ń)^3/2

funkcja gęstości stanu pasma przewodnictwa

h³

funkcja gęstości stanu pasma walencyjnego

f_n(E,T)if_p(E,T)

to prawdopodobieństwa obsady stanu o en. E przez elektron lub dziurę o temp. T

Pytanie 2 Jaki jest cel domieszkowania monokryształu półprzewodnika?

Domieszkowaniem nazywamy zastępowanie części jonów podstawowych sieci krystalicznej półprzewodnika (np. Si +4) jonami Me+3 lub Me+5 w procesach technologicznych dyfuzji lub implantacji .Domieszki Me+5 wnoszą do struktury energetycznej nieciągłe pasmo donorowe (tuż pod poziomem E_c), a domieszki Me+3 nieciągłe pasmo akceptorowe (tuż nad poziomem N_v). Domieszkowanie ma na celu utworzenie dodatkowych poziomów energetycznych w pobliżu pasma przewodnictwa/ walencyjnego, aby ładunki które się na nich znajdują można było łatwo zjonizować.

Podczas domieszkowania przerwa energetyczna nie ulega zmianie, zmienia sie jedynie położenie poziomu Fermiego i generalnie chodzi tu o to, żeby uzyskać stałą koncentracje nośników większościowych półprzewodnika w zakresie domieszkowym, oraz aby określić

typ przewodzenia półprzewodnika (to jest nawet ważniejsze).

Domieszkowanie ma sens tylko wtedy , gdy elektrony pochodzące z jonizacji donorów lub dziury utworzone w paśmie walencyjnym ilościowo znacznie przewyższają koncentrację nośników samoistnych. Wtedy domieszki jednoznacznie określają typ przewodnictwa: jeżeli N_d>>n_: to w półprzewodniku występuje