А. Ф. Новиков строение вещества


Ввиду отсутствия свободных электронов в зоне проводимости кварц  является диэлектриком (см. табл.6)



Pdf көрінісі
бет65/78
Дата04.11.2023
өлшемі2,4 Mb.
#189767
түріУчебное пособие
1   ...   61   62   63   64   65   66   67   68   ...   78
Байланысты:
1022 3

 
Ввиду отсутствия свободных электронов в зоне проводимости кварц 
является диэлектриком (см. табл.6).
 
До сих пор рассматривались беспримесные и бездефектные 
полупроводники. В реальных же условиях невозможно соблюсти 
абсолютную чистоту вещества, в нем всегда имеются инородные примеси и 
дефекты структуры. Установлено, что для полупроводников чрезвычайно 
велико влияние даже малейших количеств примеси на их электрофизические 


79 
 
свойства. Это влияние особенно сильно, если примесью является атом с 
иной, чем основной элемент, валентностью. Рассмотрим этот вопрос 
подробнее.
 
Пусть в кристаллическую решетку типичного полупроводника кремния 
Si
попадает атом элемента с более высокой валентностью, предположим, 
фосфора 
P
– 
реальный и практически важный случай. Кремний, как известно, 
имеет четыре валентных электрона на орбиталях
3
s
2
3
p
2
, они гибридизованы 
по 
s
р
3
-
типу. У фосфора, основная электронная конфигурация которого 
3
s
2
3
p
3
, максимальное число валентных электронов в возбужденном 
состоянии – пять. Когда атом фосфора замещает в кристаллической решетке 
один атом кремния, имеющий координационное число четыре, атом фосфора 
поставляет для образования химической связи с соседями четыре из пяти 
своих валентных электронов. Пятый электрон в образовании связи не 
участвует, следовательно, валентным он не является и располагается вне 
валентной зоны. Этот “лишний” электрон слабо связан с атомом фосфора, 
потенциальная энергия его выше, чем у валентных электронов. Сравнительно 
небольшими внешними воздействиями он может быть оторван от атома 
примеси и передан соседнему атому кремния. Наложение электрического 
поля приведет к передвижению электрона по кристаллу, так этот электрон 
становится носителем заряда. В терминах зонной теории это означает, что 
электрон перешел в зону проводимости. 
 
Поскольку энергия, необходимая 
для такого перехода меньше, чем ширина 
запрещенной зоны, то исходное состояние 
этого 
слабосвязанного 
электрона 
примесного атома попадает на зонной 
диаграмме 
в 
запрещенную 
зону. 
Состояние электронов примесных атомов 
данного типа изображается на зонной 
диаграмме в виде некоторого уровня в 
запрещенной зоне, получившего название 
донорного уровня, (рис.55). Такое 
название связано с тем, что примесные 
атомы в данном случае отдают электроны решетке полупроводника и служат, 
таким образом, донорами электронов, обеспечивая тем самым проводимость 
n
-
типа.
 
Состояние избыточного для данной решетки электрона, удерживаемого 
возле донорного атома может быть описано уравнением. Э. Шредингера для 
одноэлектронной системы, подобной атому водорода.
 
С другой стороны, в кристалле полупроводника могут оказаться 
примеси элемента с более низкой валентностью, то есть с меньшим 
количеством валентных электронов. Если в решетке кремния один из атомов 
замещен атомом бора 
B (2
s
2
2
p
1
)
, то в данном месте кристаллической 




Достарыңызбен бөлісу:
1   ...   61   62   63   64   65   66   67   68   ...   78




©engime.org 2024
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет