Электронные полупроводниковые приборы, страница 2

Рисунок 1.1 – Виды проводимости в полупроводниках

Рассмотрим понятия электронной и дырочной проводимости. Электронная проводимость определяется движением электронов. Из-за отрицательного заряда электрона эта проводимость называется проводимостью типа–n от английского слова negative – отрицательный. Механизм создания дырочной проводимости состоит в следующем (рисунок 1.2).

Рисунок 1.2 – Механизм создания дырочной проводимости

В некоторый момент времени t₁ электрон под действием поля E, сходит с внешней орбиты атома и атом превращается в ион с положительным зарядом. В этом случае говорят, что появилась «дырка», (на рисунке 1.2 заштриховано), имеющая положительный заряд, т.е. свободное место для электрона. Под действием электрического поля Е в момент времени t₂ электрон сходит с внешней орбиты близлежащегоатома и занимает место «дырки». Произошло как бы перемещение «дырки». В следующий момент времени t₃ электрон с соседнего атома занимает место этой «дырки» и создаётся «дырка» в другом атоме. Перемещение  «дырки» продолжается. Так как «дырка», как ион, имеет положительный заряд, то этот вид проводимости был назван проводимостью типа–p от английского слова positive – положительный.

Собственная и примесная проводимость. Если полупроводник химически чистый (без примесей), то число свободных электронов равно числу дырок. В полупроводнике тогда имеет место и электронная и дырочная проводимость. Такая проводимость называется собственной проводимостью полупроводника.

Собственная проводимость не позволяет создать полупроводниковые приборы с нужными свойствами. Необходимо, чтобы в полупроводнике преобладала электронная или дырочная проводимость. Этого можно достичь, если в полупроводник ввести примесь. В качестве примесных материалов используются мышьяк, висмут, алюминий, галий, индий. В этом случае проводимость называется примесной. Примеси, вызывающие увеличение числа электронов, а значит создающие проводимость типа–n, называются донорными. Такими примесями являются мышьяк и висмут. Примеси, вызывающие увеличение числа «дырок», а значит создающие проводимость типа–p, называются акцепторными. Таким примесями являются алюминий, галий, индий.

Основные и не основные носители. Те носители зарядов в полупроводнике с примесью, которых больше и которые определяют тип проводимости, называются основными носителями. Тогда носители противоположных зарядов, которых значительно меньше основных носителей, называются неосновными носителями. Например, в полупроводнике типа–p основными носителями являются «дырки», а не основными электроны.

В полупроводнике, как отмечалось, периодически происходит объединение электронов и «дырок». Этот процесс называется рекомбинацией. В установившемся режиме, например, когда температура окружающей среды не измена, число генерированных носителей зарядов равно числу рекомбинированных, и концентрация носителей зарядов остаётся неизменной или равновесной. При изменении условий, например, той же температуры окружающей среды, это равновесие нарушается.

1.2 Образование p–n перехода, его свойства, вольтамперная характеристика.

При соприкосновении (присоединении) двух полупроводников из одного материала (кремний или германий и т.д.), но с различной проводимостью в месте их соединения появляется участок с особыми свойствами, который называется p–n переходом. Итак, p–n переходом называется область, лежащая в зоне соединения двух полупроводников из одного материала, но имеющих разную проводимость. На рисунке 2.1,а показана конструкция p–n перехода, типы проводимостей полупроводников и их основные носители зарядов.