Электр. Презентация 1
.pdf
Классификация твердых тел по признаку
удельной проводимости
проводники (металлы)
10 3 |
Om sm 1 |
в промежутке значений - полупроводники
диэлектрики (изоляторы)
10 9 Om sm 1
Свободные носители в
полупроводниках
типа Si и Ge
(собственная проводимость)
Кристаллическая структура кремния (3D-вариант)
С |
D
A
B
Е
Устойчивость внешней электронной оболочки Si и Ge
― |
― |
― |
―
―
―
Si +4
―
―
Si +4
―
―
Si +4
―
――
――
――
Si +4
―
―
Si +4
―
―
Si +4
―
――
――
――
Si
+4 ―
―
―
Si
+4 ―
―
―
Si
+4 ―
―
устойчивой является оболочка, в которой 8 электронов, у атомов Si и Ge во внешней оболочке – 4 электрона,
у смежных атомов каждый электрон принадлежит двум оболочкам,
Разрушение связи тепловым фононом
(температурные колебания решетки)
―
―
1
―
4
―
Si +4
―
―
Si +4
―
―
Si +4
― |
― |
― |
― |
― |
― |
|
2 |
Фонон
― |
― |
|
5 |
Si
+4 |
― |
― |
|
|
|
― |
|
|
― |
|
|
Si |
|
|
+4 |
― |
― |
|
3 |
|
|
|
|
|
|
― |
- |
G |
Э |
|
||
+ Д |
|
|
Si |
|
|
+4 |
― |
― |
|
6 |
|
|
|
|
Si
+4 ―
―
―
Si
+4 ―
―
―
Si
+4 ―
― |
― |
― |
Последствие разрыва ковалентной связи "электрон – атом" (1)
При разрыве связи возникает "свободный" электрон.
Электрон может свободно перемещаться по объему ТТ и направленно при наличии электрического поля
При T=300OK или 27OC в одном см3 кремния
имеется ~2∙1010 "свободных" электронов
Последствие разрыва ковалентной связи "электрон – атом" (2)
При разрыве связи возникает объемный положительный заряд (ОПЗ) атома.
ОПЗ может произвольно изменять свое положение в объеме ТТ и направленно при наличии электрического поля
Изменение положения ОПЗ в объеме создает эффект движения положительного заряда – "дырки" (hole)
При T=300OK или 27OC в одном см3 кремния имеется ~2∙1010 ОПЗ – "дырок"
―
― |
Si |
|
+4 |
||
|
||
|
― |
|
|
― |
|
― |
Si |
|
+4 |
||
|
||
1 |
― |
|
|
― |
|
― |
Si |
|
+4 |
||
4 |
||
|
― |
Как "движется" положительный заряд (дырка"
― |
― |
― |
― |
― |
Si
― |
― |
+4 |
― |
― |
|
|
|
|
|
|
|
― |
|
|
|
|
― |
|
|
|
|
Si |
|
|
― |
― |
+4 |
― |
― |
|
2 |
|
3 |
|
|
|
- |
|
|
|
|
+ |
Д |
|
|
|
Si |
|
|
― |
― |
+4 |
― |
― |
|
5 |
|
6 |
|
|
|
― |
|
|
Si
+4 ―
―Э
―
―
Si
+4 ―
―
― Э
Si
+4 ―
―
― |
Si |
|
+4 |
||
|
||
|
― |
|
|
― |
|
― |
Si |
|
+4 |
||
|
||
1 |
― |
|
|
― |
|
― |
Si |
|
+4 |
||
4 |
||
|
― |
― |
― |
― |
― |
|
2 |
― |
― |
|
5 |
Si +4
―
―
Si +4
-
―
Si +4
―
|
|
Si |
― |
― |
― |
+4 |
|
|
|
|
|
|
― |
Э |
|
|
|
|
|
|
|
― |
|
|
― |
|
|
|
Si |
― |
― |
― |
+4 |
|
|
3 |
|
|
|
|
― |
|
|
|
+ |
Д |
|
|
|
|
|
|
Si |
― |
― |
― |
+4 |
|
|
6 |
|
|
|
|
― |
|
Реальный процесс:
а) после разрыва связи у атома 5 образовался положительный заряд б) электрон от атома 6 перешел в оболочку атома 5
Представление:
положительный заряд (дырка) переместилась от атома 5 к атому 6
Кремний – собственная проводимость, создаваемая электронами и дырками
(Т=300К).
n |
i |
p |
i |
2 |
10 10 |
sm 3 |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
n |
1400 , |
|
p |
500 |
||
|
|
|
|
|
|
||
|
i |
|
|
n |
p |
ni |
qe |
i 0.6 10 5 Om sm 1
Свободные носители в
полупроводниках
типа Si и Ge
(примесная проводимость)