- •1. Классификация твердых тел по электрофизическим свойствам.
- •2. Основы зонной теории твердого тела.
- •4. Понятие эффективной массы электрона.
- •6. Плотность электронных состояний.
- •7. Функция Ферми-Дирака
- •8. Концентрация эл-ов и дырок в зонах.
- •9. Концентрация носителей заряда в невырожденном проводнике.
- •10. Концентрация носителей заряда в вырожденном полупроводнике
- •11. Степень заполнения примесных уровней. Уравнение электронейтральности
- •12. Температурная зависимость концентрации плотности заряда в полупроводниках
- •13. Температурная зависимость электропроводимости п/п-ов.
- •14. Квазиуровень Ферми.
- •15.Время жизни неравновесных носителей заряда. Межзонная рекомбинация
- •16. Фотопроводимость полупроводников. Эффект Дембера
- •17.Уравнение непрерывности
- •18. Дрейфовые и диффузионные токи
- •19 Диффузия и дрейф неравновесных носителей заряда в случае в случае монополярной проводимости
- •20. Диффузия и дрейф неосновных избыточных носителей заряда
- •21. Полупроводник во внешнем электрическом поле.
- •22. Контакт метал-полупроводник. Омический контакт
- •23.Выпрямление тока в контакте метал-полупровадник. Диоды Шотки
- •27. Выпрямление тока в р-n переходе.
- •26. Толщина слоя объемного заряда p/n перехода.
- •28, Вах тонкого р-н перехода
- •29. Барьерная и диффузионная емкости p-n-перехода
- •31. Фотоэффект на p-n-переходе
- •32. Гетеропереход.
- •33. Принцип действия б.Т. Физические параметры б.Т.
- •36. Эффект поля. Мдп-транзисторы.
- •24. Емкость запорного слоя Шотки
- •3. Заполнение энерг. Зон эл. И деление тел на металы, диэл., полупров.
17.Уравнение непрерывности
Это уравнение описывает процесс изменения концентрации носителей заряда в зависимости от различных факторов. Рассмотрим неравномерное распределение концентрации электронов вдоль оси x в зависимости от времени t: n(x,t). Изменение количества носителей в некотором объеме dx за время dt будет:
генерация линейная рекомб-я изменение
потока эл-ов вдоль коодин-ты.
- уравнение непрерывности для электронов.
Введем плотность электрического тока электронов:
В закономерном случае можно заменить на . Уравнение непрерывности можно записать и для дырок, введя плотность электрического тока дырок:
В стационарном случае
Ток возникает по таким причинам:
-
Движение электронов во внешнем электрическом поле – дрейфовый ток.;
-
Разность концентраций электронов – диффузионный ток;
18. Дрейфовые и диффузионные токи
Ток электронов:
Ток дырок:
Dp и Dn – коэффициенты диффузии электронов и дырок соответственно. Ток направлен туда, где концентрация носителей меньше.
Плотность тока электронов:
Аналогично плотность тока дырок:
В общем случае плотность тока:
Выведем связь D и μ (для электронов).
Будем считать, что в полупроводнике за счет разделения зарядов (т.е вследствие ) возникло поле Ест. В равновесии плотность тока через п/про-к .
Для электронов находящихся в стационарном электрическом поле:
, где φ – потенциал.
аналогично для дырок
19 Диффузия и дрейф неравновесных носителей заряда в случае в случае монополярной проводимости
Диффузия и дрейф основных неравновесных носителей заряда
Рассмотрим пластину пп на которую падает свет.
Будем считать что освещение приводит к образованию новых электронов , но не дырок. ∆n – изб. концентр. электронов. В направлении оси х существует градиент конц. электронов, как следствие возникает диффузионное движение электронов, происходит разделение зарядов => возникает внутреннее эл. поле => дрейфовое движение электронов, этот дрейфовый ток уравновешивая диффузионный и суммарный ток станет равным нулю
(использовали формулу (*))
Уравнение Пуассона
Рассмотрим случай слабого возбуждения т.е.
Дебаевская длина экранирования. Она показывает , на каком расстоянии происходит изменение n.
Рассмотрим ту часть п.п. где n убывает => С2 → 0
x=0 ∆n = ∆n(0)
изменение n- избыточных электронов с расстоянием
Видим физ. смысл на расстоянии ∆n уменьшается в е раз по сравнению с ∆n(0).
Для п.п. 10-4 – 10-6 м. Выключим внешний источник возбуждения. За счет диф. Движения электронов. Разделенные заряды должны исчезнуть. Используем уравнение:
Физический смысл τM –это время в течении которого ∆n уменьшается в е раз по сравнению с ∆n0. Характерное τM для п.п. составляет 10-12с
20. Диффузия и дрейф неосновных избыточных носителей заряда
Рассмотрим пп n типа. Дырки начинают диффу ндировать в неосвещаемую область при этом происходит диффузия нейтральных частиц. Суммарный ток через пп равен 0
Вводят постоянные
L1, L2 -длина затягивания. Дырки увлекают за собой в темную область. На этих расстояниях концентрация дырок уменьшается в е раз. Если внешнее эл. поле равно нулю то Е=0
Если Е не равно 0, то L1>Lp Дырки ускоряются вправо увлекая электроны.
L справа > L слева
Поле считается слабым если
Тогда L1= Lp
Найдем критическое поле Ес из условия
При Е < Ес поле слабое, при Е > Ес – сильное.
Т.о. основные и не основные носители оказывают различное влияние на работу п/п приборов. Не основные носители ограничивают быстродействие многих п/п приборов т.к.τр>> τM. При больших f не основные носители в базе транзистора не успевают релаксировать. Существуют приборы, которые работают на основных и которые работают на не основных носителях заряда.