Зонная теория металлов, диэлектриков и полупроводников, страница 2

Электроника полупроводников (со стр.3).

Лекция 2 (стр.3-5).

Лекция 3 (стр.6-9).

Лекция 4 (стр.9-12).

Лекция 5 (стр.12-15).

Лекция 6 (стр.15-19).

Лекция 7 (стр.19-22).

Лекция 8 (стр.22-26).

Лекция 9 (стр.26-30).

Лекция 10.

Зонные диаграммы контактов металл-полупроводник и полупроводник-полупроводник. Работа выхода.

(Капцов Н.А., стр.54-55; Шалимова К.В., стр.210-221).

Работа выхода.

Существует два понятия работы выхода: истинная и термодинамическая.

Для перевода электрона из полупроводника в вакуум (катоды) необходимо затратить энергию.

Если за начало отсчета принять Энергию электрона , находящегося уже в вакууме и покоящегося относительно п/п, из которого он вышел, то для перевода электрона с уровня  в вакуум без сообщения ему кинетической энергии потребуется энергия , равная

.

Эта энергия называется истинной работой выхода. Следовательно, на границе полупроводника существует энергетический барьер, препятствующий выходу электрона из кристалла п/п. Его могут покинуть лишь электроны, обладающие энергией, достаточной для преодоления этого барьера. Очевидно, например, чем выше температура, тем больше будет электронов, способных преодолеть барьер на границе полупроводника. Явление выхода электронов из вещества под действием температуры называется термоэлектронной эмиссией, а работа выхода, совершаемая при этом электронами, называется термодинамической работой выхода . Через термодинамическую работу выхода  выражается плотность тока термоэлектронной эмиссии j:

,

где  - константа Ричардсона.

Согласно рисунку работы выхода:

.

Ф составляет обычно несколько электрон-вольт.

Так как положение уровня Ферми в п/п зависит от природы концентрации примеси и от температуры, то значение Ф так же зависит от этих параметров.

Для собственного п/п:

.

Из приведенного соотношения видно, что работа выхода  собственного полупроводника определяется шириной запрещенной зоны , соотношением эффективных масс электронов и дырок и температурой.

Для донорного п/п  в области слабой ионизации:

,

 - температурный коэффициент для материала,  - плотность состояний в зоне проводимости;

а в области сильной ионизации:

.

Здесь работа выхода Ф не зависит от глубины залегания и степени вырождения донорного уровня, так как он лежит ниже уровня Ферми и определяется концентрацией примеси и температурой п/п.

Для акцепторного полупроводника в области слабой ионизации:

,