Влияние внешних факторов на электропроводность полупроводников
Полупроводники как вещества с электронной электропроводностью, удельные сопротивления которых при нормальной температуре занимают промежное расположение среди металлов. Анализ особенностей влияния внешних факторов на электропроводность полупроводников.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 05.05.2022 |
| Размер файла | 123,2 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
Влияние внешних факторов на электропроводность полупроводников
электропроводность металл полупроводник
Мещанин А.А., студент
2 курс, факультет «Энергетический» Ульяновский Государственный Технический Университет
Россия, г. Ульяновск
Аннотация
электропроводность металл полупроводник
В данной статье рассматривается влияние внешних факторов света, деформации, сильных электрических полей на электропроводность полупроводников.
Полупроводники - это вещества с электронной электропроводностью, удельные сопротивления которых при нормальной температуре занимают промежное расположение среди металлов и диэлектриков.
Ключевые слова: полупроводники, электропроводимость, влияние внешних факторов.
Annotation
This article examines the influence of external factors of light, deformation, strong electric fields on the electrical conductivity of semiconductors.
Semiconductors are substances with electronic conductivity, the resistivity of which at normal temperature occupy an intermediate position among metals and dielectrics.
Key words: semiconductors, electrical conductivity, the influence of external factors.
Влияние света на электропроводность полупроводников
При воздействии на полупроводник светом могут быть реализованы следующие типы взаимодействия квантов света с носителями заряда: собственное поглощение, экситонное поглощение, поглощение на свободных носителях, примесное поглощение.
В случае собственного поглощения происходит взаимодействие фотонов с электронами в валентной зоне, т.е. с собственными электронами атомов, составляющих кристаллическую решетку.
В некоторых полупроводниках наблюдается экситонное поглощение. При поглощении фотонов образуются экситоны, которые могут блуждать по кристаллу. При столкновении с примесными центрами экситон может либо распасться и образовать электрон и дырку, либо рекомбинировать и перевести атом в невозбужденное состояние. В первом случае экситону необходима тепловая энергия, во втором - либо происходит излучение кванта энергии, либо энергия экситона переходит решетке полупроводника в виде теплоты.
В случае примесного поглощения света фотоны взаимодействуют с примесными атомами, ионизируя или возбуждая их. Взаимодействие фотонов с примесными атомами носит резонансный характер. В случае примесного и собственного оптического поглощения происходит генерация неравновесных носителей заряда, которая сопровождается изменением электрических свойств полупроводника при освещении, - наблюдается эффект фотопроводимости.
Значение фотопроводимости возрастает с увеличением интенсивности облучения. Одновременно происходят два процесса с противоположным влиянием на фотопроводимость: увеличивается число носителей заряда; возрастает рекомбинация с увеличением концентрации носителей как одного, так и другого знака.
Влияние деформации на электропроводность полупроводников
Электропроводность твердых кристаллических тел при деформации изменяется. Это объясняется увеличением или уменьшением межатомных расстояний, приводящих к изменению концентрации и подвижности носителей заряда.
Изменение концентрации носителей заряда может произойти вследствие смещения примесных уровней и изменения ширины энергетических зон кристалла. Подвижность носителей заряда меняется из-за уменьшения или увеличения амплитуды колебания атомов при их сближении или удалении. При одной и той же деформации ширина запрещенной зоны у разных полупроводников может как увеличиваться, так и уменьшаться, что, в свою очередь, может вызвать, как увеличение, так и уменьшение удельной проводимости.
Влияние сильных электрических полей на электропроводность полупроводников
Электропроводность полупроводников зависит от напряженности электрического поля. При низких значениях напряженности электрического поля удельная проводимость не зависит от напряженности электрического поля, т.е. соблюдается закон Ома. При более высоких напряженностях поля (выше некоторого критического значения Екр) наблюдается интенсивный рост удельной проводимости по экспоненциальному закону (рис. 2). С ростом температуры кривая удельной проводимости перемещается вверх, а наклон возрастающей части становится меньше.
Возрастание проводимости обусловлено увеличением концентрации носителей заряда. Существует несколько механизмов увеличения концентрации носителей в сильном электрическом поле.
Основными являются: термоэлектрическая (термополевая) ионизация, электростатическая ионизация и ударная ионизация. Механизм термополевой ионизации реализуется при низких температурах. При более высоких температурах, когда донорная примесь ионизирована полностью, главную роль в увеличении концентрации носителей играют явления, связанные с ударной и электростатической ионизацией решетки кристалла в полях большой напряженности.
Если свободный электрон под действием внешнего электрического поля приобретает энергию, достаточную для перехода электрона из валентной зоны в зону проводимости, то возможна ионизация. Ионизирующий электрон при этом остается в зоне проводимости. На рис. 2 участок 1 соответствует выполнению линейного закона Ома, 2 - термоэлектрической ионизации, 3 - электростатической и ударной ионизации, 4 - пробою.
Рис.2 График роста удельной проводимости
Рис.2 График роста удельной проводимости
Рис.3 Ионизация электронов
Таким образом, внешние факторы существенно влияют на электропроводность полупроводников.
Использованные источники
1. Ансельм А.И. Введение в теорию полупроводников. Учебник. -- 2-е изд. -- Москва: 1978. - 616 с., илл.
2. Бессонов Л.А. Теоретические основы электротехники. Электромагнитное поле: Учебник для электротехн., энерг., приборостроит. спец. вузов. - 8-е изд., перераб. и доп. - М.: Высш. шк., 1986. - 263 с.: ил.
3. Забродин, Ю.С. Промышленная электроника: учебное пособие для вузов / Забродин Ю.С. - Москва: Высшая школа, 1982. - (Высшее образование). - 496 с.: ил.
4. Миловзоров, О.В. Электроника: учебник для вузов / О. В. Миловзоров, И. Г. Панков. - 6-е изд., перераб. и доп. - Москва : Издательство Юрайт, 2021. - 344 с. - (Высшее образование). - ISBN 978-5-534-00077-1. - Текст: электронный // Образовательная платформа Юрайт [сайт]. - URL: https://urait.ru/bcode/468614. - Режим доступа: для авториз. пользователей.
Размещено на Allbest
...Подобные документы
Сведения о полупроводниках их классификация. Собственная и примесная проводимость полупроводников. Характеристика группы органических полупроводников. Электропроводность низкомолекулярных органических полупроводников. Электрические свойства полимерных.
курсовая работа [779,2 K], добавлен 24.07.2010Поглощение света свободными носителями заряда. Электрография и фотопроводимость полупроводников. Влияние сильных электрических попей на электропроводность полупроводников. Подвижность носителей в ионных кристаллах и полупроводниках с атомной решеткой.
реферат [1,6 M], добавлен 28.03.2012Исследование металлов, хорошо проводящих электрический ток. Полупроводники - твердые тела с промежуточной электропроводностью. Проявление различия полупроводников и металлов в характере зависимости электропроводности от температуры. Уравнение Шредингера.
реферат [338,7 K], добавлен 18.02.2009Диэлектрики – вещества, обладающие малой электропроводностью, их виды: газообразные, жидкие, твердые. Электропроводность диэлектриков; ее зависимость от строения, температуры, напряженности поля. Факторы, влияющие на рост диэлектрической проницаемости.
презентация [1,4 M], добавлен 28.07.2013Полупроводники - вещества, обладающие электронной проводимостью, занимающие промежуточное положение между металлами и изоляторами. История открытия, распространенность полупроводников в природе и человеческой практике, их применение в наноэлектронике.
реферат [51,6 K], добавлен 10.01.2012Строение твердого тела. Понятие об энергетических уровнях. Классификация тел по электропроводности. Механизм образования электронной и дырочной проводимости. Примесные и собственные полупроводники. Области применения полупроводниковых материалов.
курсовая работа [475,6 K], добавлен 12.02.2014Основные свойства полупроводников. Строение кристаллов. Представления электронной теории кристаллов. Статистика электронов в полупроводниках. Теория явлений переноса. Гальваномагнитные и термомагнитные явления. Оптический свойства полупроводников.
книга [3,8 M], добавлен 21.02.2009Вязкость, движение частиц в вязких средах. Электропроводность и ее виды. Удельная и молярная электропроводность растворов электролитов. Числа переноса и методы их определения. Проверка концентрации кислоты методом потенциометрического титрования.
курсовая работа [743,5 K], добавлен 17.12.2014Зонная 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 09.04.2015Общие сведения о полупроводниках. Методы очистки и переплавки полупроводниковых материалов. Металлургия германия и кремния. Применение полупроводников. Тепловые сопротивления. Фотосопротивления. Термоэлементы. Холодильники и нагреватели.
реферат [26,8 K], добавлен 25.06.2004Эффект Холла и магнетосопротивление в модели Друде. Высокочастотная электропроводность металла. Распределение Ферми-Дирака и его применение. Сравнительный анализ статистики Максвелла-Больцмана и Ферми-Дирака. Недостатки теории свободных электронов.
курсовая работа [723,0 K], добавлен 21.10.2014Назначение и виды заземлений. Грунт, его структура и электропроводность. Выбор режима нейтрали в электрических сетях. Требования, предъявляемые к заземляющему устройству в отношении величины сопротивления. Схема замещения протяжённого заземлителя.
контрольная работа [487,3 K], добавлен 13.07.2013Основы и содержание зонной теории твердого тела. Энергетические зоны полупроводников, их типы: собственные и примесные. Генерация и рекомбинация носителей заряда. Исследование температурной зависимости электрического сопротивления полупроводников.
курсовая работа [1,8 M], добавлен 09.06.2015Классификация веществ по электропроводности. Расчёт эффективной массы плотности состояний электронов в зоне проводимости и дырок в валентной зоне, концентраций свободных носителей заряда. Определение зависимости энергии уровня Ферми от температуры.
курсовая работа [913,5 K], добавлен 14.02.2013Электропроводность композитных материалов на основе гетерогенных ионообменных мембран с наноразмерными включениями металлов. Синтез наноразмерных частиц серебра, кобальта и палладия в матрице гетерогенных мембран с помощью химического восстановителя.
дипломная работа [5,5 M], добавлен 21.04.2016Классификация и типы полупроводников, их характеристики и свойства. Контактные явления на границе раздела полупроводников различных типов. Изучение работы соответствующих устройств, резонанс токов и напряжений. Изучение вольтмперной характеристики диода.
дипломная работа [608,0 K], добавлен 03.07.2015Строение, электрические свойства полупроводников и их отличия от металлов. Собственная и примесная проводимость. Полупроводниковые приборы: диод, фотодиод, транзистор, термистор. Коэффициент тепловой связи. Статические вольт-амперные характеристики.
курсовая работа [2,1 M], добавлен 15.02.2014Как устроен пьезоэлектрический полупроводник. Поглощение и усиление звука. Нелинейные эффекты при усилении звука. Усиление акустических шумов и связанные с этим явления. Звукоэлектрический эффект. Пьезоэлектрический эффект.
реферат [29,3 K], добавлен 11.01.2004Диэлектрические материалы для создания электрической изоляции токоведущих частей в электротехнических и радиоэлектронных устройствах. Электропроводность диэлектриков. Образцы для определения электрической прочности твердых электроизоляционных материалов.
реферат [201,9 K], добавлен 07.11.2013Понятие о полупроводниках, их свойства, область применения. Активные диэлектрики. Рождение полупроводникового диода. Открытие сегнетоэлектриков и пьезоэлектриков. Исследования проводимости различных материалов. Физика полупроводников и нанотехнологии.
курсовая работа [94,4 K], добавлен 14.11.2010
