1.7 Расчёт концентрации подвижных носителей заряда
Для определения
собственной концентрации заданного
полупроводника при заданной температуре
можно воспользоваться формулой:
(12)
В неё входит ряд
констант, определённых для используемых
в электронике полупроводников с высокой
точностью и приводимых как в научной,
так и в учебной литературе. Кроме того,
в литературе часто указываются значения
ni
для основных
полупроводников при комнатной температуре
Ткомн .
При такой температуре для кремния ni
≈ 1010
см-3
. Обращает
на себя внимание ничтожность этой
величины по сравнению с концентрацией
атомов самого полупроводника Nат
≈ 1023
см-3
. Если
известна концентрация примеси, например,
донорной примеси Nд
и полупроводник
используется в диапазоне температур,
обеспечивающем стабильность параметров,
для определения концентрации основных
носителей можно воспользоваться формулой
(10). При типичной для полупроводниковых
элементов концентрации примесей 1018
см-3
концентрация
основных носителей n
будет такой же.
Концентрацию
неосновных носителей р можно найти из
соотношения:
np
= ni2
(13)
Это соотношение
отражает очевидный факт: если температура
неизменна (ni
= const),
то чем больше основных носителей, тем
меньше неосновных, так как с ростом
концентрации основных носителей
возрастает вероятность их встречи с
неосновными носителями и их рекомбинации.
Для рассматриваемого
примера для кремния при комнатной
температуре из (13) следует:
p
= ni2/n=
102
см-3
Обращает на себя
внимание ничтожность концентрации
неосновных носителей 102
см-3 по
отношению к концентрации основных
носителей 1018
см-3.
Тем не менее, неосновные носители часто
являются главными факторами процессов
в электронных элементах и интегральных
схемах.
12