Виды полупроводников.
Полупроводники́ — материалы, которые по своей удельной проводимости занимают промежуточное место между проводниками и диэлектриками и отличаются от проводников сильной зависимостью удельной проводимости от концентрации примесей, температуры и различных видов излучения. Основным свойством этих материалов является увеличение электрической проводимости с ростом температуры.
Собственные(чистые без примесей).
Донорные (н-типа) В таком полупроводнике электроны являются основными носителями тока.
Акцепторные(п-типа) Основные носители дырки.
Ды́рка — квазичастица(квант(неделимое) коллективного колебания или возмущения многочастичной системы), носитель положительного заряда, равного элементарному заряду в полупроводниках.
Зонные диаграммы.
Уровень Ферми - уровень энергии, вероятность заполнения которого электронами равна 0,5. Где же расположен уровень Ферми беспримесного полупроводника (например, чистого германия)? Вспомним, что в таком полупроводнике число электронов в зоне проводимости точно равно числу дырок в валентной зоне. Зная это, нетрудно сообразить, что вероятность заполнения симметрично расположенных относительно запрещенной зоны уровней энергии в зоне проводимости и валентной зоне в сумме равна единице. А это значит, что уровень Ферми, вероятность заполнения которого равна 0,5, должен располагаться в середине запрещенной зоны. У читателя возникает законный вопрос. Вероятность заполнения уровня Ферми равна 0,5, но он лежит внутри запрещенной зоны. Значит, на этом уровне электроны находиться не могут. Это совершенно верно. Объяснить, почему это так, может лишь квантовая физика. Мы же должны здесь толковать смысл уровня Ферми следующим образом: «Если бы внутри запрещенной зоны в месте расположения уровня Ферми имелись разрешенные энергетические уровни, то они заполнялись бы с вероятностью, равной 0,5».
У
ровень
Ферми в полупроводниках различных типов
проводимости. Следует заметить, что в
любом полупроводнике при стремлении
температуры к абсолютному нулю уровень
Ферми находится посередине запрещенной
зоны. Но при повышении температуры в
примесных полупроводниках он смещается
либо вверх, либо вниз. Причина этого - в
переходе электронов с валентной зоны
в зону проводимости или наоборот, что
обусловливает изменение энергии зоны
проводимости и последующее смещение
уровня Ферми. В случае с беспримесными
полупроводниками, уровень Ферми при
любой температуре проходит по середине
запрещенной зоны. В случае с
n-полупроводниками уровень Ферми
находится выше средины запрещенной
зоны. Формально, уровень Ферми в
n-полупроводниках лежит посередине
между дном зоны проводимости и донорным
уровнем. В случае с p-полупроводниками,
наблюдается обратная ситуация, уровень
Ферми находится ниже средины запрещенной
зоны. В металлах уровень ферми находится
вверху валентной зоны, т.к. запрещенной
зоны в металлах нет.
Донор в физике твёрдого тела - примесь в кристаллической решётке, которая отдаёт кристаллу электрон. Дополнительный электрон, связанный с атомом донора, образует так называемый донорный уровень в запрещенной зоне.
Акце́птор — в физике твёрдого тела примесь в кристаллической решётке, которая отдаёт кристаллу дырку.