Факторы, определяющие концентрацию свободных носителей заряда в примесном полупроводнике

Министерство образования РФ

ВлГУ

Кафедра КТРЭС

Лабораторная работа №1

По дисциплине: «Физические основы микроэлектроники»

Физические процессы в p-n переходах

Выполнила:

Ст. гр. РЭ-100

Cадофьева Р.А.

Проверил:

Владимир 2002  

Вопрос №3

Факторы, определяющие концентрацию свободных носителей заряда в примесном полупроводнике.

Ответ.

Концентрация электронов в зоне проводимости и дырок в валентной зоне невырожденного примесного полупроводника определяется выражениями

, , где ,  - эффективные плотности квантовых состояний в зоне проводимости в валентной зоне соответственно;

 - энергия дна зоны проводимости;

- энергия потолка валентной зоны;

F – энергия уровня Ферми;

k – постоянная Больцмана;

Т – абсолютная температура, К.

Фактор –  это то, что оказывает влияние на какой-либо объект, в данном случае, концентрацию носителей.

Факторы:

1.  температура, от которой зависит, в свою очередь положение  уровня Ферми, а также температурный потенциал;

2.  концентрация примесей (чем выше концентрация примесей, тем выше концентрация подвижных носителей );

3.  род примесей (в зависимости от рода примесей в полупроводнике образуются либо дырки, либо электроны (акцепторные или донорные примеси));

4.  положение уровня Ферми.

5.  эффективные плотности квантовых состояний в зоне проводимости в валентной зоне соответственно (зависят от рода исходного полупроводника);

6. энергия дна зоны проводимости,  энергия потолка валентной зоны (зависят, в свою очередь,  от рода исходного полупроводника, а также от рода примесей).

Задача №3

Известна контактная разность потенциалов V_к = 0, 69В. Определить соотношения концентраций основных и неосновных носителей в p и  n-областях полупроводникового диода.

Решение:

Концентрация основных и неосновных носителей в p и  n-областях определяется соотношениями:

V_к - контактная разность потенциалов,

p_n – концентрация дырок в n – области;

p_p - концентрация дырок в p– области;

n_p – концентрация электронов в p– области;

n_n - концентрация электронов в n – области;

φ_Т – температурный потенциал.

Температурный потенциал определяется выражением:

где k – постонная Больцмана;

T – абсолютная температура;

q – заряд частицы.

Температурный потенциал для комнатной температуры (300К):

Тогда концентрации носителей:

Ответ: концентрация неосновных носителей (электронов) в области p при контактной разности потенциалов V_к = 0, 69В в 10¹² раз меньше концентрации основных носителей (дырок), концентрация неосновных носителей (дырок) в области n при контактной разности потенциалов            V_к = 0,69В в 10¹² раз меньше концентрации основных носителей (электронов).