Контактные явления в полупроводниках
Неравновесные электронные явления, возникающие при прохождении тока через контакт полупроводника с металлом или электролитом. Механизм образования электронно–дырочного р-n-перехода. Причины появления собственной и примесной проводимости полупроводника.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | лекция |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 11.11.2021 |
| Размер файла | 136,1 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.Allbest.Ru/
Лекция
Тема:
Контактные явления в полупроводниках
Контактные явления в полупроводниках - неравновесные электронные явления, возникающие при прохождении электрического тока через контакт полупроводника с металлом или электролитом или через контакт двух различных полупроводников (гетеропереход) либо через границу двух областей одного и того же полупроводника с разным типом носителей заряда (см. р-n-переход) и разной их концентрацией.
Большинство полупроводниковых приборов изготавливаются с использованием так называемых неоднородных полупроводников. В частном случае неоднородный полупроводник представляет собой монокристалл, одна из областей которого - р-типа, а другая - n-типа.
В таком неоднородном полупроводнике на границе раздела р- и n-областей возникает слой пространственного заряда и внутреннее электрическое поле в границах этого слоя, этот слой носит название. Свойства р-n-перехода положены в основу принципа действия подавляющего числа полупроводниковых приборов и интегральных микросхем.
Рассмотрим механизм образования р-n-перехода. Для простоты будем считать, что концентрация электронов в n-области и дырок в р-области равны. Кроме того, в каждой области имеется небольшое количество неосновных носителей. При комнатной температуре в полупроводнике р-типа концентрация отрицательных ионов акцепторов Nа равна концентрации дырок рр, а в полупроводнике n-типа концентрация положительных ионов доноров Ng равна концентрации свободных электронов nn. Так как между р- и n-областями имеется значительная разница в концентрации дырок и электронов, то при соприкосновении этих областей начнется диффузия электронов в р-область и дырок в n-область.
В результате диффузии концентрация электронов в пограничной n- области станет меньше концентрации положительных ионов доноров, и этот слой приобретет положительный заряд. Одновременно уменьшится концентрация дырок в пограничной р-области, и она приобретет отрицательный заряд, обусловленный некомпенсированными зарядами ионов акцепторной примеси (рис. 1). Кружки с плюсом и минусом изображают ионы донорной и акцепторной примеси соответственно.
Образовавшийся двойной объемный слой пространственных зарядов называют р-n-переходом. Этот слой обеднён подвижными носителями зарядов. Поэтому его удельное сопротивление велико по сравнению с областями р- и n-типов. Часто в литературе этот слой называют также обедненным, истощенным слоем, или i-областью.
Объемные заряды имеют разные знаки и создают электрическое поле р-n-перехода напряженностью . Оно является тормозящим для основных носителей заряда и препятствуют их свободному перемещению через р-n переход.
Рис. 1
Прямое включение р-n перехода
Если к р-n переходу подключить внешний источник напряжения U, то нарушится условие равновесия и начнет протекать ток. Если источник напряжения подключить знаком плюс к области р-типа, а знаком минус к области n-типа, то получим включение, которое называется прямым (рис. 2).
полупроводник металл электролит электронный дырочный переход
Рис. 2
Электрическое поле источника напряжения направлено навстречу контактному полю, поэтому напряженность результирующего поля в р-n-переходе уменьшится. Уменьшение напряженности поля вызывает снижение высоты потенциального барьера на значение напряжения источника питания: Uк-U0. Нетрудно убедиться, что при этом уменьшается и ширина р-n- перехода.
Уменьшение высоты потенциального барьера приводит к тому, что увеличивается число переходов основных носителей заряда через р-n-переход, то есть усиливается диффузионный ток.
В этом случае внешнее напряжение U0 приложено знаком плюс к n-области (рис. 3).
Рис. 3
Электрическое поле источника напряжения направлено в ту же сторону, что и контактное поле перехода. Поэтому высота потенциального барьера увеличивается и становится равной UK+U0. Увеличение обратного смещения приводит к расширению р-n-перехода.
Вопросы
1. Откуда появляется собственная и примесная проводимость полупроводника?
Рис. 4
2. Какие различия между полупроводниками p-типа и n-типа?
3. Какие примеси называются акцепторными?
4. Какие примеси называются донорными?
Размещено на allbest.ru
...Подобные документы
Описание технологии изготовления электронно-дырочного перехода. Классификация разработанного электронно-дырочного перехода по граничной частоте и рассеиваемой мощности. Изучение основных особенностей использования диодных структур в интегральных схемах.
курсовая работа [1,0 M], добавлен 14.11.2017Понятие электрического тока. Поведение потока электронов в разных средах. Принципы работы вакуумно-электронной лучевой трубки. Электрический ток в жидкостях, в металлах, полупроводниках. Понятие и виды проводимости. Явление электронно-дырочного перехода.
презентация [2,3 M], добавлен 05.11.2014Энергетическая зонная структура и абсолютный минимум зоны проводимости у кремния. Измерение спектра собственного поглощения образца кремния с помощью электронно-вычислительного комплекса СДЛ-2. Оценка ширины запрещенной зоны исследуемого полупроводника.
курсовая работа [376,2 K], добавлен 08.06.2011Объяснение эффекта Холла с помощью электронной теории. Эффект Холла в ферромагнетиках и полупроводниках. Датчик ЭДС Холла. Угол Холла. Постоянная Холла. Измерение эффекта Холла. Эффект Холла при примесной и собственной проводимости.
курсовая работа [404,9 K], добавлен 06.02.2007Зонная модель электронно-дырочной проводимости полупроводников. Расчет концентрации ионизованной примеси. Контакт двух полупроводников с различными типами проводимости. Электронно-дырочные переходы. Полупроводниковые выпрямители. Суть сверхпроводимости.
презентация [122,7 K], добавлен 09.04.2015Определение относительной концентрации атомов донорной примеси полупроводника, уменьшение концентрации избыточных электронов на расстоянии; удельные сопротивления областей полупроводника. Режим работы и схема включения транзистора, полярность напряжений.
контрольная работа [982,1 K], добавлен 12.01.2012Вольтамперная характеристика р-n перехода - границы двух слоев полупроводника с разным типом проводимости. Процессы, происходящие при его прямом и обратном смещении. Пояснение временных диаграмм мультивибратора и сути гибридного силового модуля.
контрольная работа [294,7 K], добавлен 21.12.2011Контактные провода для передачи электричества подвижному составу через непосредственный контакт с его токоприемником. Соответствие контактных проводов особенностям работы проводника электрического тока. Стальные проволока и тросы, контактные подвески.
курсовая работа [10,1 M], добавлен 09.03.2010Прохождение тока через электролиты. Физическая природа электропроводности. Влияние примесей, дефектов кристаллической структуры на удельное сопротивление металлов. Cопротивление тонких металлических пленок. Контактные явления и термоэлектродвижущая сила.
реферат [24,0 K], добавлен 29.08.2010Понятие интерференции в физике. Особенности этого явления при прохождении через кристалл поляризованного света. Описание законов интерференции поляризованных волн в случае параллельных и сходящихся пучков. Принципы явления хроматической поляризации.
контрольная работа [561,5 K], добавлен 18.11.2014Строение полупроводников - материалов, которые по своей удельной проводимости занимает промежуточное место между проводниками и диэлектриками. Электронная проводимость, обусловливаемая наличием у полупроводника свободных электронов. Донорные примеси.
дипломная работа [676,6 K], добавлен 24.09.2015Сущность внутреннего фотоэффекта. Фотопроводимость при наличии поверхностной рекомбинации и диффузии носителей заряда. Эффект Дембера. Измерение фотоэлектромагнитного эффекта. Особенности p-n переходов в полупроводниках, барьер Шоттки для электронов.
курсовая работа [788,8 K], добавлен 27.11.2013С ростом температуры кристалла за счет теплового расширения постоянная решетки увеличивается. Поэтому при повышении температуры у полупроводников, как правило, запрещенная зона уменьшается.
реферат [10,8 K], добавлен 22.04.2006Основы физики полупроводников, их энергетические зоны, уровни. Распределение носителей в зонах, их рекомбинация. Движение носителей и контактные явления в данных устройствах. Особенности контактов между полупроводниками с одинаковыми типами проводимости.
контрольная работа [780,1 K], добавлен 19.08.2015Понятие об электрическом токе. Изменение электрического поля вдоль проводов со скоростью распространения электромагнитной волны. Условия появления и существования тока проводимости. Вектор плотности тока. Классическая электронная теория проводимости.
презентация [181,7 K], добавлен 21.03.2014Явления оптической и термической перезарядки, их роль в полупроводниках и полупроводниковых структурах. Особенности оптических переходов при наличии нескольких глубоких и мелких уровней в запрещённой зоне, в основном, при комбинированном возбуждении.
реферат [35,2 K], добавлен 22.06.2015Главные приближения, лежащие в основе зонной теории. Кристаллическая решетка полупроводника, его энергетические уровни. Наличие электронов в зоне проводимости или наличие вакантных мест в валентной зоне, необходимое для возникновения электропроводности.
реферат [306,5 K], добавлен 30.06.2015Дефекты реальных кристаллов, принцип работы биполярных транзисторов. Искажение кристаллической решетки в твердых растворах внедрения и замещения. Поверхностные явления в полупроводниках. Параметры транзистора и коэффициент передачи тока эмиттера.
контрольная работа [2,9 M], добавлен 22.10.2009Электрический ток в полупроводниках. Образование электронно-дырочной пары. Законы электролиза Фарадея. Прохождение электрического тока через газ. Электрическая дуга (дуговой разряд). Молния - искровой разряд в атмосфере. Виды самостоятельного разряда.
презентация [154,2 K], добавлен 15.10.2010Метод диодного детектора (датчика). Эффект изменения проводимости полупроводника в сверхвысокочастотном электромагнитном поле, эквивалентная схема диода. Метод с использованием газоразрядного датчика. Структурная схема измерителя импульсной мощности.
реферат [608,6 K], добавлен 10.12.2013
