Конспект лекций для студентов специальности 190901 «Системы обеспечения движения поездов»
жүктеу/скачать 5,1 Mb.
|
Конспект лекций Электроника 2012
1.1. Полупроводниковые материалыК полупроводникам принято относить вещества, атомы которых имеют четыре валентных электрона на внешней электронной оболочке. Удельное электрическое сопротивление чистых полупроводниковых материалов высокое и составляет у германия (Ge) = 60 Омсм, у кремния (Si) = 3105 Омсм. Собственная проводимость полупроводников обусловлена явлением термогенерации, то есть появления свободных носителей зарядов под воздействием температуры (с ростом температуры образуется больше свободных носителей зарядов). В полупроводниках образуются заряды двух типов: отрицательные электроны и положительные «дырки». Однако ток собственной проводимости весьма мал, поэтому полупроводниковые материалы в «чистом» виде практически не используются. Для увеличения тока проводимости в полупроводник добавляют примеси, от валентности которых зависит, какие заряды будут преобладать. Добавление пятивалентной примеси (фосфора Р, сурьмы Sb или мышьяка As) позволяет получить электронную проводимость: четыре электрона атома примеси образуют ковалентные связи с атомами полупроводника, а пятый валентный электрон оказывается избыточным (рис. 1.1). Он слабо связан с атомом примеси, может легко покинуть свою орбиту и участвовать в создании тока проводимости. Атом примеси, от которого оторвался электрон, превращается в положительно заряженный ион, неподвижно закреплённый в кристаллической решётке. Полупроводник, легированный пятивалентной примесью (донором), называется полупроводником n-типа.
Рис. 1.1. Кристаллическая структура с пятивалентным атомом примеси Добавление трёхвалентной примеси (бора B, индия In или алюминия Al) позволяет получить «дырочную» проводимость. Три валентных электрона каждого атома примеси образуют только три ковалентные связи, а для четвёртой ковалентной связи, необходимой для образования устойчивой кристаллической решётки, атом примеси «забирает» электрон у четвёртого атома полупроводника, который превращается в положительно заряженную «дырку» (рис. 1.2). Сам атом примеси становится отрицательно заряженным неподвижным ионом. Привлекая валентные электроны полупроводника, атомы примеси увеличивают концентрацию «дырок» в объёме вещества, поэтому полупроводник, легированный трёхвалентной примесью (акцептором), называется полупроводником p-типа.
Рис. 1.2. Кристаллическая структура с трёхвалентным атомом примеси Число атомов примеси мало по сравнению с числом атомов полупроводника, однако проводимость получившегося сплава резко возрастает, так как концентрация основных носителей зарядов, получающихся от атомов примеси (электронов в полупроводнике n-типа и дырок в p-типа), весьма высока. При температуре даже 0 0С практически все атомы примеси ионизированы.
жүктеу/скачать 5,1 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|