Az elektromos vezetőképesség félvezetők - studopediya
Lakozik lépés során a kialakulását a vezetési elektronok a félvezetők. Hogy pontos legyek, nézzük további érveket szilícium, amely egy tipikus félvezető.
Szilíciumatom van egy sorszáma a periódusos rendszerben Z = 14. Ezért, a töltés a szilícium atom atommagok + 14e és annak készítmény tartalmaz 14 atomi elektronok. Azonban csak négyen lazán kapcsolódnak egymáshoz. Éppen ezek a gyengén kötött elektronok részt a kémiai reakciókban, és meghatározza a négy vegyértékek szilícium, és miért nevezik őket vegyérték elektronok. A maradék tíz elektron az atommag akár alkotó atomok, amelynek töltése + 14e-10e + = 4e. Ezt veszi körül négy vegyérték elektronok, amelyek mozogni a magról, és így a felhő a negatív töltés (ábra. 316).
A rács elrendezése szilícium atomok olyan, hogy minden egyes atom körül négy legközelebbi szomszédok. Egy egyszerűsített lapos elrendezése annak atomok látható ris.317.
Csatlakoztatása két szomszédos atom miatt elektronpárt képező úgynevezett iker-e-mail, vagy egy vegyértékkötés.
A kép ábrán látható. 317 megfelel a tiszta szilíciumból (a szennyező anyagok hatását az alábbiakban ismertetjük), és egy nagyon alacsony hőmérsékleten. Ebben az esetben, az összes vegyérték elektronok részt vesz a kialakulását kötések atomok közötti, és a szerkezeti elemek nem vesznek részt a vezetőképesség.
Ahogy a hőmérséklet növekszik a kristályrácsban termikus rezgések vezethet törés néhány vegyértékkötéseket. Ennek eredményeként, hogy az elektronok a korábban részt vett a kialakulását a vegyértékkötéseket hasítjuk, és válik a vezetési elektronok. Jelenlétében az elektromos tér úgy nekinyomódik a területen, és alkot egy elektromos áram.
Mellett azonban a töltés átviteli folyamat során a vezetési elektronok, és még egy másik lehetséges mechanizmusa elektromos vezetőképesség. Ez annak a ténynek köszönhető, hogy minden rést a vegyérték megjelenéséhez vezet üresedés a kommunikáció hiánya. Ezek az „üres” tér hiánya elektronikus kommunikáció „lyukak” (ábra. 318).
Könnyen belátható, hogy a megjelenése lyukak a félvezető chip teremtenek lehetőséget díj átadása. Valóban, Lyukak jelenléte a bármely kötőelektronok tudja mozgatni, hogy az a hely, a lyuk. Ennek eredményeként, ezen a ponton, a normális kommunikáció helyreáll, de ez lesz a lyuk egy másik helyen. Ebben az új lyuk, viszont képes mozogni bármely más, az elektronok, és így tovább. D. Ez a folyamat fog történni sokszor, ami a jelenlegi oktatási részt vesz nemcsak a vezetési elektronok, hanem elektronikus kapcsolat, amely fokozatosan valamint a és a vezetési elektronok ellen az elektromos mező. Magukat lyukak mozog egymással szemben az irányt az elektromos mező, t. E., így elmozdítható pozitív töltésű részecskék (ábra. 319).
A fenti eljárás az úgynevezett p-vezetési típusú. Következésképpen, a félvezetők, két különböző electroconductivity folyamat: e, átvitt forgalom elektronkibocsátó és a lyuk miatt mozgás lyukak.
Első pillantásra úgy tűnhet, hogy az ötlet a vezetőképesség lyukakon keresztül nagyon mesterséges, sőt indokolatlan, mert a lyukak, t. E. „üres” helyet, persze, nem tudja az elektromos töltés, de a valóságban, mint láttuk, az átadás töltse mozgása által az elektronok. A lényeg azonban az, hogy az elektronok mozgása, mint már említettük, nem engedelmeskedik a törvényeknek a klasszikus és a kvantummechanika. És a kvantummechanika törvényei azt jelzi, hogy ha a sűrűsége lyukak képest kicsi a koncentrációja az elektronok, az egyszerű törvények a mozgás csak akkor kapunk, a lyukak, de nem a kötő elektronok. Nevezetesen, kiderül, hogy egy lyuk az elektromos és mágneses mezők mozognak ugyanúgy, ahogy mozgott pozitívan töltött részecskéket, amelynek töltése e +, és néhány fajsúly (általában nem egyenlő a tömeg egy elektron). Ezért, az összes elektromos folyamatok jelenlétében lyukak, mintha, valamint a negatív vezetési elektronok szintén pozitívan töltött részecskéket - lyukak.
Eltekintve elektron átmenetek a csatlakoztatott állapotban, hogy a szabad léteznek fordított átmenetek, amelynél a vezetési elektron csapdába egyik üres helyek elektron kötések. Ezt a folyamatot nevezik rekombinációs elektronok és lyukak. Az egyensúlyi állapot létesül, így elektronsűrűség (és az azzal egyenértékű lyuk koncentráció), amelynél a közvetlen és fordított átmenetek és az azonos időegység fülkékben.
Tekinthető a folyamat a hővezetés és teljesen tiszta félvezetők, megfosztva minden kémiai szennyeződések és más rácshibasűrűséget, az úgynevezett belső vezetőképesség.
Szennyező vezetőképesség félvezető
A szennyeződések jelenléte vezetőképessége félvezetők jelentősen változik. Mi Példaként említjük, hogy a szilícium azzal a kiegészítéssel, foszfor mennyisége csak körülbelül 0,001 atomszázaléknak van egy ellenállás, szobahőmérsékleten, körülbelül 0,006 ohm-m, azaz az ellenállása csökken több mint 100 000-szer, mint egy teljesen tiszta kristály.
Ez a befolyás a szennyeződések teljes egészében leírható a fent vázolt elképzelések a szerkezet a félvezetők. Visszatérve ismét a specifikus példája a szilícium, és tegyük fel, hogy tartalmaz egy kémiai szennyező atom helyettesíti néhány szilíciumatom. Mivel az első szennyező fontolóra bármely elemét az ötödik csoport, mint például arzént. Arzén atom egyik elemeként az ötödik csoport öt vegyérték elektronok. De iker-elektron kötvények a szilícium rács, mint láttuk, mind a négy elektron szükséges. Ezért, az ötödik elektron arzén atomhoz kötődik, különösen gyenge és könnyen lehasítható alatt a termikus rezgések a rács. Tehát van egy elektron hővezetés, és a arzén atom átalakítható egy pozitív töltésű ion. A formáció a lyukak bekövetkezik. Egy ilyen eljárás látható vázlatosan látható. 320 is.
Nézzük, hogyan fog viselkedni szennyező atom olyan elem, álló balra a periódusos rendszerben, mint a szilícium; legyen erdő, áll a harmadik csoport. Bóratomot csak három vegyérték elektronok, míg a normál vegyértékkötéseket a rács szilícium igényel négy elektron. A hiányzó negyedik elektron kerül rögzítésre kerül a szomszédos ülőhely kristály, egy lyuk van kialakítva, és a bóratom válik egy negatív iont (ábra. 320, is) a megfelelő helyen. Így jelenlétében bór a szilícium kristály lenne a lehetőségét NYM aktuális előfordulásának, de ellentétben az arzén esetében, az elektromos áram itt annak köszönhető, hogy a mozgás a lyukak helyett elektronok.
Következésképpen, a félvezető vezetőképessége is az oka, hogy szennyeződések (vezetőképesség szennyező). A szennyeződések okozza a megjelenése vezetési elektronok (például arzén szilícium), nevezzük donor szennyeződések, és a szennyeződések, hogy okozhat megjelenése lyukak (például bór-szilícium), nevezett az akceptor.
Összefoglalva, azt látjuk, hogy a félvezetők van jellemzője, hogy az elektromos vezetőképesség bennük oka lehet mozgó elektronok és lyukak. Ha a koncentráció az elektronok a félvezető sokkal koncentrációja lyukak, akkor azt mondjuk, hogy a félvezető egy elektromos vezetőképesség, vagy n-típusú vezetőképesség (a negatív - negatív). Ha a pozitív lyukak nagyban túlsúlyban, az elektromos vezetőképesség az úgynevezett lyuk, vagy p - típusú (a pozitiv - pozitív). Töltéshordozók biztosított a legtöbb (elektronok egy félvezető n-típusú és lyukak a p-típusú félvezető) nevezzük többségi töltéshordozók és kisebbségi bemutatott - a kisebbségi. Ha a koncentráció a elektronok és lyukak egybevágó, van vegyes vezetőképessége.
Például, a szilícium adalékolt arzén alacsony hőmérsékleten csak a szennyező vezetőképesség n-típusú félvezető. Fő töltéshordozók ott - az elektronok és a kisebbségi - lyuk. Az utóbbi csak abból következtében törés kötés, és számuk alacsony hőmérsékleten nem elég. De ahogy a hőmérséklet növekszik az eljárások száma növekszik, és van egy jelölt belső vezetőképesség. Ez növeli a lyukak száma, és az elektromos vezetőképesség egy vegyes típusú. Elegendően magas hőmérsékleten szennyező vezetőképesség, ezzel szemben, ez sokkal kevesebb, mint a saját, és a lyuk koncentráció válik majdnem egyenlő elektronsűrűség.