Мир науки

Рефераты и конспекты лекций по географии, физике, химии, истории, биологии. Универсальная подготовка к ЕГЭ, ГИА, ЗНО и ДПА!

Загрузка...

Зависимость положения уровня Ферми в примесных полупроводниках от температуры.

Температура истощения примеси. Переход к собственной электропроводности.

С ростом температуры абсолютного нуля уровень Ферми смещается вверх, при ND> NC, рис.5.10, кривая 1, или вниз при ND <NC, рис.5.10, кривая 2. Концентрация ND примесных атомов от температуры не зависит (она задается в технологическом процессе легирования), а эффективное число состояний в зоне растет по формуле (5.17) NC ~ Т3 / 2.

Поэтому в первом случае большой концентрации доноров при некоторой температуре NC вырастая становится равным ND. Уровень Ферми после поднятия снова возвращается в положение-ЕD / 2. При дальнейшем росте температуры уровень Ферми опускается еще ниже. В другомвипадку слабого легирования соотношение ND <NC всегда выполняется, и уровень Ферми монотонно опускается до середины запрещенной зоны.

При некоторой температуре Тs уровень Ферми совпадает с примесным уровнем. В разделе 2.4 мы установили, что в этом случае вероятность-ность занятия уровня электронами равна 0,5. При дальнейшем росте температуры доля донорных атомов, которые отдали свои электроны в зону проводимости, растет. Наступает такой момент, когда все атомы до-мешки уже ионизированы. Концентрация электронов в зоне проводимости перестает расти и практически равна концентрации донорной примеси n = ND. Говорят, что примесь истощилась. Эта температура Тs называется температурой истощения примеси. Принято находить ее из условия при ? = ЕD n = 0,5 ND.Видно, что чем больше энергия активации примеси и чем больше его концентрация, тем выше температура истощения. Действительно, так как ED <0 и ND <NC, логарифм отрицателен и с увеличением ND его модуль уменьшается, а Тs растет.

Например, для германия при ND = 1022 м-3 и ЕD = 0,03 эВ Тs = 32К. То есть при комнатной температуре примесь уже истощена. При дальнейшем росте температуры увеличивается концентрация собственных электронов ni за счет переходов с валентной зоны в зону проводимости. Температуру Те, при которой ni = ND принято называть температурой перехода к собственной электропроводности.



Загрузка...
Загрузка...
Реферати і шпаргалки на українській мові.
Биология      Физика      Химия      Экономика     География
Микробиология      Теоретическая механика     География Белоруссии    География Украины    География Молдавии
Растительность мира      Электротехника    География Грузии    География Армении    География Азербайджана
География Казахстана    География Узбекистана    География Киргизии    География Туркменистана    Природоведение
География Таджикистана    География Эстонии