Полупроводники

Министерство образования и науки РФ

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Иркутский государственный технический университет

Реферат по физике

"Полупроводники"

Иркутск 2010г.

Содержание

Введение

1.Полупроводники n-типа

2.Полупроводники p-типа

3.Носители зарядов

4.Прохождение тока

5. Транзисторные технологии

5.1 Точечные транзисторы

5.2 Эпитаксиальные транзисторы

5.3 Ионная имплантация

5.4 Полевой МОП-транзистор

5.5 ПТ с управляющим p-n-переходом

Список литературы

Введение

Если в полупроводник ввести примесь других веществ, то в дополнение к собственной появляется еще ипримесная электропроводность, которая в зависимости от рода примеси может быть электронной или дырочной.

1. Полупроводники n-типа

Если к четырехвалентному кремнию добавить пятивалентную сурьму (Sb), мышьяк (As) или фосфор (P), то их атомы, взаимодействуя с атомами кремния только четырьмя своими электронами, пятый отдадут в зону проводимости. В результате добавляется некоторое число электронов проводимости. Сам атом примеси при отдаче электрона становится положительным ионом. Примеси, атомы которых отдают электроны, называются донорами.

Полупроводники с преобладанием электронной электропроводности называются электронными полупроводниками или полупроводниками n-типа. Зонная диаграмма такого полупроводника показана на рис. 1.

Рис. 1 - Зонная диаграмма полупроводника n-типа

Энергетические уровни донора расположены немного ниже зоны проводимости, и таким образом в этой зоне появляется дополнительное число электронов, равное числу атомов донора. В самих атомах донора при этом дырки не образуются.

2. Полупроводники p-типа

Если же в четырехвалентный кремний ввести примесь трехвалентного бора (B), индия (In) или алюминия (Al), то их атомы отнимают электроны от атомов кремния, оставляя в наследство у кремния дырки. Такие примеси называютсяакцепторами. Сами атомы акцептора заряжаются отрицательно.

Полупроводники с преобладанием примесной электропроводности называютсядырочными полупроводникамиилиполупроводниками p-типа. Зонная диаграмма такого полупроводника показана на рис. 2:

Рис. 2 Зонная диаграмма полупроводника р-типа

Как видно, энергетические уровни акцепторов располагаются немного выше валентной зоны. На эти уровни легко переходят электроны из валентной зоны, в которой при этом возникают дырки.

В полупроводниковых приборах главным образом используется примесная донорная, либо акцепторная электропроводность. При обычных рабочих температурах в таких полупроводниках все атомы примеси участвуют в создании примесной электропроводности, т. е. каждый атом примеси либо отдает, либо захватывает один электрон.

3. Носители зарядов

Чтобы примесная электропроводность преобладала над собственной, концентрация атомов донорной примеси N_Д или акцепторной N_А должна превышать концентрацию собственных носителей заряда. Носители заряда, концетрация которых в данном полупроводнике преобладает, называются основными. Например, ими являются электроны в полупроводнике n-типа. Неосновными называются носители, концентрация которых меньше, чем основных. Концентрация неосновных носителей в примесном полупроводнике уменьшается во столько раз, во сколько увеличивается концентрация основных носителей. Интересно, что концентрация примеси всего лишь 0,0001% (один атом примеси на четыре с лишним миллиона атомов германия (или кремния)) увеличивает концентрацию основных носителей заряда в 1000 раз ну и соответственно увеличивается проводимость.

4. Прохождение тока

Рассмотрим прохождение тока через полупроводники с разным типом проводимости, для упрощения пренебрежем током основных носителей. На рисунке представлены условные изображения прохождения тока через полупроводники с электронной и дырочной электропроводностью.

Рис. 3 Ток в полупроводниках с электронной и дырочной электропроводностью

На рисунке плюсами и минусами обозначены заряженные атомы кристаллической решетки. Электроны соответственно темные, дырки красные кружочки со стрелочками. Под действием ЭДС источника в проводах, соединяющих полупроводник n-типа с источником, и в самом полупроводнике движутся электроны проводимости. В соединительных проводах полупроводника p-типа по прежнему движутся электроны, а в самом полупроводнике ток следует рассматривать как движение дырок. Электроны с отрицательного полюса поступают в полупроводник и заполняют пришедшие сюда дырки. К положительному полюсу приходят электроны из соседних частей полупроводника, и в этих частях образуются дырки, которые перемещаются от правого края к левому. В электротехнике принято условное направление тока от плюса к минусу. При изучении электронных приборов удобнее рассматривать прохождение тока от минуса к плюсу, что, собственно, и является истинным направлением тока.