![](/user_photo/2706_HbeT2.jpg)
- •Физические основы микроэлектроники
- •Глава 1. Структура и физико-механические свойства твердых тел
- •1.1. Кристаллизация
- •Структура идеальных кристаллов
- •Обозначение узлов, направлений и плоскостей в кристалле.
- •Жидкие кристаллы
- •Молекул в кристаллической (а), жидкокристаллической (нематической) (б) и жидкой (в) фазах
- •И смектической (б) фазах
- •Типы межатомной связи и классификация твердых тел
- •Кристаллов с ковалентной связью: а — элементы группы ivb;
- •Дефекты реальных кристаллов
- •Внедрения (а) и замещения (б)
- •Диффузия в твердых телах
- •Два соседних узла решетки, один из которых занят атомом а, другой вакансией в
- •Распределение примеси в частных случаях диффузионного процесса
- •1. Диффузия из источника с постоянной поверхностной концентрацией.
- •2. Диффузия из тонкого слоя с фиксированным количеством примеси.
- •Температурная зависимость коэффициента диффузии.
- •Поверхностная диффузия.
- •Деформационные свойства кристаллических тел
- •Рекристаллизация
- •Дислокации
- •Перпендикулярной линии дислокации
- •Явления упрочнения
- •Физические свойства пленок и покрытий
- •Адгезия пленок и покрытий
- •Формирование адгезионной связи.
- •1. Пластичные металлы в месте соприкосновения подвергаются сильной пластической деформации (рис. 2.12), при которой полностью сминаются все неровности. Так осуществляется холодная сварка.
- •Тела жидкостью
- •Функции распределения невырожденного и вырожденного газов
- •Ферми — Дирака для вырожденного газа при абсолютном нуле.
- •Влияние температуры на распределение ферми — дирака.
- •Тепловые свойства твердых тел. Понятие о нормальных колебаниях решетки
- •Элементы зонной теории твердых тел зонный характер энергетического спектра кристаллов
- •Образование энергетических зон.
- •Эффективная масса электрона
- •Заполнение зон электронами; деление на проводники, диэлектрики и полупроводники
- •Собственные полупроводники
- •Примесные уровни в полупроводниках
- •Статистика носителей заряда в полупроводниках.
- •Положение уровня ферми и концентрация свободных носителей заряда в собственных и примесных полупроводниках
- •Основные и неосновные носители.
- •Неравновесные носители
- •Электропроводность твердых тел
- •Электропроводность металлов и сплавов
- •Электропроводность металлических сплавов.
- •Эффекты сильного поля
- •Явление сверхпроводимости
- •Температуры
- •Потенциального барьера при эффекте Шоттки
- •Контактная разность потенциалов
- •Электронно-дырочный переход. Методы получения р-п-перехода
Электропроводность металлических сплавов.
При температуре, отличной от абсолютного нуля, к остаточному сопротивлению рост = Рв присоединяется сопротивление рт , обусловленное рассеянием на тепловых колебаниях решетки, и общее сопротивление проводника
(7.29)
Это соотношение выражает известное правило Матиссена об аддитивности сопротивления. Для сплавов вплоть до высоких температур удельное сопротивление меняется с температурой значительно слабее, чем у чистых металлов, и температурный коэффициент сопротивления сплавов, как правило, значительно ниже температурного коэффициента сопротивления чистых металлов.
СОБСТВЕННАЯ И ПРИМЕСНАЯ ПРОВОДИМОСТИ ПОЛУПРОВОДНИКОВ
Полупроводники высокой степени очистки в области не слишком низких температур обладают электрической проводимостью, обусловленной наличием в них собственных носителей заряда — электронов и дырок. Эту проводимость называют собственной проводимостью полупроводников.
В собственном полупроводнике имеется два типа носителей — электроны и дырки, удельная проводимость его описывается соотношением
(7.30)
где ni, pi — концентрации электронов и дырок в собственном полупроводнике; μn, μр — их подвижности. Подставляя в (7.30) ni и pi из (6.12) и μn и μр из (7.16), получаем
(7.31)
где через ơ0 обозначены сомножители, стоящие перед экспонентой. Зависимость ơt от Т удобно представить в полулогарифмических координатах:
Рис. 7.8. Температурная зависимость электропроводности собственных полупроводников: а — теоретическая зависимость; 6 —кривые для германия и кремния
Если по оси абсцисс отложить 1/Т, а по оси ординат ln ơi ,то получится прямая, отсекающая на оси ординат отрезок, равный ln ơ0 {рис. 7.8, а). Угловой коэффициент этой прямой равен —Egl2k, Строя такой график, можно определить постоянную ơ0 и ширину запрещенной зоны Eg.
Таким образом, у металлов концентрация носителей заряда практически не зависит от температуры, и температурная зависимость проводимости определяется температурной зависимостью подвижности; в полупроводниках концентрация резко зависит от температуры и температурная зависимость проводимости практически полностью определяется температурной зависимостью концентрации.
Примесная проводимость полупроводников. Температурная зависимость электропроводности примесных полупроводников определяется в основном температурой зависимостью концентрации носителей. На рис. 7.9,а схематически показаны кривые зависимости ơ (Т) для примесного полупроводника, содержащего различные количества активной примеси.
Рис. 7.9. Зависимость электропроводности примесных полупроводников от температуры: а — теоретические кривые; б —кривые для кремния, содержащего различные концентрации фосфора
На этих кривых можно выделить три характерные области: первая соответствует низким температурам – до температуры истощения примеси Ts. Концентрация носителей заряда в этой области описывается формулой
(6.15)
Подставляя (6.15) в (7.10), получаем
(7.32)
где ơп0 — коэффициент, слабо зависящий от температуры. Логарифмируя , находим
Из рисунка видно, что можно определить энергии активации примеси Ед. От температуры истощения примеси Тs до температуры перехода к собственной проводимости Тi. В этой области концентрация носителей постояннa и равнa концентрации примеси: п = Nпр.; температурная зависимость проводимости определяется температурной зависимостью подвижности.
Из рис. 7.9, б видно, что с увеличением концентрации примеси угол наклона участка примесной проводимости уменьшается. У вырожденных полупроводников концентрация почти не зависит от температуры.
От точки Тs (участок истощения примеси) проявляется зависимость подвижности от температуры. Основным механизмом рассеяния является рассеяние на тепловых колебаниях решетки, для которого характерно уменьшение подвижности с ростом температуры; проводимость на этом участке будет падать (рис. 7.9, а). В области собственной проводимости для ơ имеет место формула
В полулогарифмическом масштабе график – прямая линия По наклону этой прямой можно определить ширину запрещенной зоны Еg.