Электрический ток в полупроводниках Выполнили : Пестерникова О. Курносова Д. Лымарь В. - презентация

1 Электрический ток в полупроводниках Выполнили : Пестерникова О. Курносова Д. Лымарь В.

2 План 1. Что такое полупроводники? 2. Классификация. 3. Строение. 4. Электронная проводимость. 5. Теория полупроводников. 6. Дырочная проводимость. 7. Носитель заряда. 8. Зонная структура полупроводников. 9. Электропроводность полупроводников. 10. Вывод.

3 Что такое полупроводники? Полупроводники, широкий класс веществ, характеризующихся значениями электропроводности s, промежуточными между электропроводностью металлов и хороших диэлектриков.

4 Классификация полупроводников. 1) Элементы IV группы периодической системы элементов Менделеева германий и кремний. 2) Алмазоподобные полупроводники. К ним относятся соединения элементов III группы периодической системы (Al, Ga, In) с элементами V группы ( Р, As, Sb), называются полупроводники типа AIII BV (GaAs, InSb, GaP, InP и т. п.) 3) Элементы VI и V групп и их аналоги. Элементы VI группы Te и Se как полупроводники были известны раньше, чем Ge и Si, причём Se широко использовался в выпрямителях электрического тока и фотоэлементах 4) Соединения элементов VI группы с переходными или редкоземельными металлами (Ti, V, Mn, Fe, Ni, Sm, Eu и т. п.).

5 Строение полупроводников Рассмотрим строение полупроводников на примере кремния : Кремний – четырехвалентный элемент. Это означает, что во внешней оболочке атома имеются четыре электрона, сравнительно слабо связанные с ядром. Число ближайших соседей каждого атома равно четырем.

6 Электронная проводимость. Проводимость полупроводников, обусловленную наличием у них свободных электронов называют электронной проводимостью. Чем больше температура, тем больше свободных электронов. При t от 300 до 700 К - кол.-во е увеличивается почти в 2 раза - это приводит к уменьшению сопротивления.

7 Теория полупроводников Согласно фундаментальному постулату физики, называемому уравнением Больцмана, число N частиц с энергией дается формулой N = A exp [–E/kT], где A – константа, характеризующая материал, k – постоянная Больцмана (= 8,6Ч10–5 эВ/К), а T – абсолютная температура в кельвинах (К). Отсюда видно, что чем прочнее связь и ниже температура, тем меньше освобождается электронов

8 Дырочная проводимость. При разрыве связи образуется вакантное место с недостающим электроном. Его называют дыркой. Дырка может перемещаться по всему кристаллу. Е = 0, то перемещение дырок, происходит беспорядочно Дырки электроны направление дырок и электронов противоположно.

9 носители заряда электроны дырки электронная дырочная проводимость

10 Зонная структура проводников В П. и диэлектриках верхние из заполненных разрешенных зон называются валентными, а наиболее низкие из незаполненных зонами проводимости. При Т > 0 К тепловое движение «выбрасывает» часть электронов из валентной зоны в зону проводимости (т. е. разрушает часть химических связей; см. выше). В валентной зоне при этом появляются дырки Носители тока в П. сосредоточены, как правило, в довольно узких областях энергий: электроны вблизи нижнего края (дна) зоны проводимости Ec, на энергетических расстояниях ~kT от неё (kT энергия теплового движения); дырки в области такой же ширины вблизи верхнего края (потолка) валентной зоны Eu. В этих узких областях ~kT сложные зависимости E (p), как правило, принимают более простой вид. Например, для электронов вблизи дна зоны проводимости:

11 . Электрическое поле, в которое помещен полупроводник, вызывает направленное движение носителей (дрейф), обусловливающее протекание тока в полупроводнике. Основным для круга вопросов, связанных с прохождением электрического тока в полупроводнике является понятие подвижности носителей m, определяемое, как отношение средней скорости направленного их движения (скорости дрейфа), вызванного электрическим полем uд, к напряжённости Е этого поля: m = u д / Е Электропроводность полупроводников

12 Вывод Мы узнали что такое полупроводники, какие классификации у них существуют. Каким образом осуществляется электронная и электрическая проводимость в полупроводниках.