1 Wykład V Półprzewodniki samoistne i domieszkowe

2 półprzewodniki samoistneln(s) 1/T

3 półprzewodnik typu n ln(s) 1/T

4 N-typu -donory

5 półprzewodnik typu p ln(s) 1/T

6 P-typu akceptory

7 Energia płytkich poziomówwg modelu Bohra

8 Funkcja rozkładu Fermiego-DiracaElektrony są fermionami. Prawdopodobieństwo obsadzenia stanu fermionem: Dla T = 0 K, f(E) = 1 E < EF 0 E > EF W T=0 zapełnione są wszystkie stany o energiach poniżej EF Dla dowolnej temperatury prawdopodobieństwo zapełnienia stanu o energii EF wynosi f(E) = 0.5 dla E = EF

9 Koncentracja elektronów i dziur w stanie równowagi termodynamicznejNiech gęstość stanów = N(E) zaś prawdopodobieństwo, że zostaną zajęte elektronami = f(E), wówczas koncentracja elektronów: Wiemy, że: E N(E)dE

10 Koncentracja elektronów w paśmie przewodnictwaf(E)N(E) maleje istotnie dla E> EC , więc mało elektronów zajmuje stany powyżej dna pasma przewodnictwa wprowadza się efektywną gęstość stanów (NC): wszystkie stany są zastąpione stanami na dnie pasma przewodnictwa koncentracja elektronów w paśmie przewodnictwa = (efektywna gęstość stanów NC) x (funkcja Fermiego) :

11 Koncentracja dziur w paśmie walencyjnym

12 Poziom Fermiego w półprzewodniku samoistnym

13 Półprzewodnik samoistny

14 F nazywa się potencjałem Fermiego F: V q F: eVDiagram energetyczny Wpływ domieszkowania na poziom Fermiego EF N-Typu: poziom Fermiego przesuwa się do góry P-Typu: poziom Fermiego przesuwa się w dół EC EF=Ei EV Ei samoistny EF P-typu qFn qFp N-typu F nazywa się potencjałem Fermiego F: V q F: eV

15

16

17 Koncentracja samoistna• półprzewodnik samoistny EF = Ei : •

18

19 Koncentracja równowagowa nośników w półprzewodniku domieszkowymEC EF=Ei EV Ei samoistny EF N-typu P-typu qFn qFp

20 Ruchliwość Elektrony w sieci ulegają rozproszeniu na skutek:drgań sieci (fonony) defekty inne elektrony

21 Ruchliwość Rozpraszanie na fononach Rozpraszanie na domieszkach

22 Ruchliwość

23 . Ruchliwość Ruch termiczny elektronów a) bez i b) po przyłożeniu pola elektrycznego o natężeniu 

24 Półprzewodnik samoistnyMożna pokazać, że przewodność: Jeśli ruchliwość nie zmienia się istotnie wraz ze zmianą temperatury to ln(s) 1/T

25 Zależność przewodnictwa od temperatury- półprzewodnik domieszkowy

26 Gęstość prądu unoszeniaPrąd całkowity: elektronowy i dziurowy:

27 Gęstość prądu Prąd dyfuzyjnyCałkowity prąd jest sumą prądu dyfuzyjnego (elektronowego i dziurowego) i prądu unoszenia (elektronowego i dziurowego) : J(x) = Jn(x) + Jp(x)