Головна Головна -> Інше українською -> Технічні науки -> Твердотільна електроніка

Твердотільна електроніка

Назва:
Твердотільна електроніка
Тип:
Інше
Мова:
Українська
Розмiр:
3,75 KB
Завантажень:
377
Оцінка:
 
поточна оцінка 5.0


Скачати цю роботу безкоштовно
Пролистати роботу: 1  2 
КОНТРОЛЬНА РОБОТА
Твердотільна електроніка


УТВОРЕННЯ ТА ЕНЕРГЕТИЧНА ДІАГРАМА ЕЛЕКТРОННО-ДІРКОВОГО ПЕРЕХОДУ.
Багато напівпровідникових приладів засновані на використанні властивостей p-n переходів, до яких можна підійти, розглядаючи контакт зразків того самого напівпровідника з електронною і дірковою провідністю. Однак можливий інший підхід, заснований на розгляді неоднорідного напівпровідника. Припустимо, що ми маємо напівпровідник з деяким довільним розташуванням акцепторної і донорної домішки і . Це приводить до того, що концентрація електронів і дірок залежить від координати. Положення рівня Ферми щодо зон енергії і визначається концентрацією електронів і дірок, тому . Але тому що , той стан є нерівновагим, виникає потік носіїв заряду, що прагне вирівняти концентрацію електронів і дірок. Виникнення дифузійного струму приводить до поділу зарядів, внаслідок чого виникає об'ємний заряд і породжуване ним електричне поле, воно викривляє зони енергії. У стані термодинамічної рівноваги рівень Фермі не залежить від координати: . Дифузійний струм компенсується дрейфовим струмом , тому
. (1)
З (1) можна оцінити напруженість внутрішнього електричного поля :
, (2)
. (3)
Ми бачимо, що напруженість поля визначається градієнтами концентрації електронів і дірок і провідністю. Для того, щоб поле було максимальним, необхідно щоб провідність була мінімальною, а градієнти концентрації електронів і дірок були протилежні по напрямку. Можна виразити поле через градієнт носіїв заряду одного знака. Обмежимося випадком невиродженого напівпровідника, для нього і
. (4)
Підставляючи з (4) у (3), одержимо
. (5)
Співвідношення (5) можна записати в наступному виді:
(6)
і
. (7)
Розглянемо напівпровідник, у якому міститься домішка одного типу, наприклад донорна .
Якщо домішка іонізована цілком і температура відповідає області домішкової провідності, то
. (8)
Нехай концентрація домішки міняється по експонентному закону
, (9)
напруженість поля визначається величиною :
. (10)
Величина чисельно дорівнює відстані, на якому концентрація домішки змінюється в раз.
Ці результати будуть справедливі й у тому випадку, коли в напівпровіднику міститься два типи домішки, за умови, що одна домішка розподілена рівномірно, а інша – нерівномірно. Наприклад, якщо в дірковий напівпровідник з концентрацією дірок увести донорну домішку, концентрація якої змінюється довільним образом, то в точках, де провідність залишається дірковою, напруженість поля можна знайти на основі співвідношення (8). Це ж співвідношення буде справедливо й в облясті, де . В області компенсації необхідно користатися рівнянням Пуассона.
Розглянемо один окремий випадок, коли домішка одного виду розподілена рівномірно при і , але при цьому в точці змінюється тип домішки:
(11)
Ліворуч від границі розділу , праворуч . Крім того, удалині від початку координат , тобто . Іншими словами, удалині від площини об'ємний заряд і поле відсутні. Розглянемо малі відстані від площини .
Для :
, (12)
Для :
. (13)
Щоб вирішити (12) і (13), необхідно виразити і через . Однак легко показати, що ці рівняння можна істотно спростити. Насамперед визначимо знак . Для цього врахуємо, що електрони з n-області підуть у p-область, а дірки з p-області перейдуть у n-область, у результаті чого n-область заряджається позитивно, а p-область негативно.
В області переходу типу домішки виникне електричне поле, спрямоване від n-області до p-області. Тому що градієнт потенційної енергії електрона збігається по напрямку з електричним полем, то ми можемо сказати, що в околиці зони енергії згинаються нагору стосовно їх положення в об'ємі, тобто при . У p-області відповідно зони згинаються вниз стосовно їхнього положення удалині від , тобто при . Тому що рівні енергії піднімаються догори при , те число електронів на донорному рівні може змінитися. Однак розглянемо випадок, коли цією зміною можна зневажити, тобто покладемо .
Для області, де , можна записати
; (14)
. (15)
Якщо напівпровідник досить сильно легований, так що
; , (16)
тоді при і
при ,
тобто в області виникає об'ємний заряд постійної щільності, рівної щільності заряду іонів домішки.

Завантажити цю роботу безкоштовно
Пролистати роботу: 1  2 



Інше на тему: Твердотільна електроніка

BR.com.ua © 1999-2017 | Реклама на сайті | Умови використання | Зворотній зв'язок