Основные качества полупроводников

Міністерство транспорту та зв’язку України

Українська державна академія залізничного транспорту

Кафедра транспортний зв’язок

Контрольна робота з дисципліни

«Напівпровідні прибори»

Перевірив:

Кириченко М.П.

Виконав:

студент групи 7 – IV/2 - АТЗ

Лисов В.П.

2011

Введение

1. ПОЛУПРОВОДНИКИ

1.1 Полупроводники и их физические свойства

1.2 Генерация и рекомбинация свободных носителей заряда, полупроводники с собственной электропроводностью

1.3 Донорные примеси, полупроводники с электронной электропроводностью

1.4 Акцепторные примеси, полупроводники с дырочной электропроводностью

1.5 Понятие р-п -перехода и факторы, влияющие на его свойства

2. ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ ДИОДЫ

3. БИПОЛЯРНЫЕ ТРАНЗИСТОРЫ

4. ИНТЕГРАЛЬНЫЕ МИКРОСХЕМЫ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1 ПОЛУПРОВОДНИКИ

 

1.1 Полупроводники и их физические свойства

К полупроводникам относятся вещества, которые по своим электрическим свойствам занимают промежуточное положение между проводниками и диэлектриками. Отличительным признаком полупроводников является сильная зависимость их электропроводности от температуры, концентрации примесей, воздействия светового и ионизирующего излучений.

В создании электрического тока в веществе могут принимать участие только подвижные носители электрических зарядов. Поэтому его электропроводность тем больше, чем больше в единице объема этого вещества находится подвижных носителей электрических зарядов. В металлах практически все валентные электроны (являющиеся носителями элементарного отрицательного заряда) свободны, что и обусловливает высокую электропроводность металлов. В диэлектриках и полупроводниках свободных носителей значительно меньше, поэтому их удельное сопротивление велико.

Характерной особенностью полупроводников является ярко выраженная температурная зависимость удельного электрического сопротивления. С повышением температуры оно, как правило, уменьшается на 5...6 % на градус, в то время как у металлов удельное электрическое сопротивление с повышением температуры растет на десятые доли процента на градус. Удельное сопротивление полупроводника также резко уменьшается при введении в него незначительного количества примеси.

Большинство применяемых в настоящее время полупроводников относится к кристаллическим телам, атомы которых образуют пространственную решетку. Взаимное притяжение атомов кристаллической решетки осуществляется за счет ковалентной связи, т.е. общей пары валентных электронов, вращающихся по одной орбите вокруг этих атомов. Такие электроны могут иметь различную степень связи со своей парой атомов. При передаче им энергии извне, например, с помощью электромагнитного поля или при нагревании они способны покидать свои места в кристаллической решетке и перемещаться по кристаллу, создавая, таким образом, электрический ток в нем.

Вещества, в которых для высвобождения электронов требуется высокая энергия, являются диэлектриками, и только для некоторого класса веществ достаточно незначительной энергии (менее 3 эВ) для образования свободных электронов (преодоления ими запрещенной энергетической зоны). Такие вещества и являются полупроводниками.

В полупроводниковой электронике широкое применение получили германий (Ge) и кремний (Si) — элементы 4-й группы периодической системы, в современных сверхвысокочастотных приборах часто используются также арсенид галлия (GaAs) и фосфид индия (InP).

1.2 Генерация и рекомбинация свободных носителей заряда,

полупроводники с собственной электропроводностью

Уход электрона из ковалентной связи сопровождается появлением двух электрически связанных атомов единичного положительного заряда, получившего название дырки, и свободного электрона. Фактически дырку можно считать подвижным свободным носителем элементарного положительного заряда, а заполнение дырки электроном из соседней ковалентной связи можно представить как перемещение дырки. Процесс образования пар электрон-дырка называют генерацией свободных носителей заряда. Одновременно с процессом генерации протекает процесс рекомбинации носителей.

Из-за постоянного протекания процессов генерации и рекомбинации носителей зарядов при заданной температуре в полупроводнике устанавливается равновесное состояние, при котором присутствует некоторая концентрация свободных электронов (n_i) и дырок (p_i). В чистом полупроводнике концентрации носителей зарядов зависят от ширины запрещенной зоны и при увеличении температуры возрастают приблизительно по экспоненциальному закону.

Равенство концентраций свободных электронов n_i и дырок p_i показывает, что такой полупроводник обладает одинаковыми электронной и дырочной электропроводностями и называется полупроводником с собственной электропроводностью.