Зміст
Завдання 1
Завдання 2
Завдання 3
Завдання 4
Завдання 1
На рис. 1.1 представлено розподіл зарядів у напівпровідниках при плавному і різкій зміні типу провідності. br/>В
Малюнок 1.1 - Розподіл домішки і носіїв заряду в напівпровіднику при зміні типу провідності: (а) плавне зміна типу провідності; (б) різка зміна типу провідності
При плавній зміні типу провідності (рис. 1.1.а) градієнт концентрації результуючої домішки малий, відповідно малі і дифузійні струми електронів і дірок.
Ці струми компенсуються дрейфово струмами, які викликані електричним полем, пов'язаним з порушенням умов електричної нейтральності
+ Na = p + Nd, (1.1.1)
де n і p - концентрація електронів і дірок у напівпровіднику:, Nd - концентрація іонів акцепторної і донорної домішок.
Для компенсації дифузійних струмів досить незначного порушення нейтральності, і умова (1.1.1) можна вважати приблизно виконаним.
Умова електронейтральності свідчить про те, що в однорідному напівпровіднику незалежно від характеру і швидкості утворення носіїв заряду в умовах як рівноважної, так і не рівноважної концентрації не можуть мати місце суттєві об'ємні заряди протягом часу, більшого (3-5)?? (??? 10-12 с), за винятком ділянок малої протяжності:
,
де?? - Час діелектричної релаксації;? 0 - діелектрична стала повітря;? - Відносна діелектрична проникність напівпровідника; q - заряд носія заряду (електрона); n0, p0 - рівноважні концентрації електронів і дірок у напівпровіднику;? N,? P - рухливість електронів і дірок у напівпровіднику. p> При різкому зміна типу провідності (рис. 1.1.б) дифузійні струми великі, і для їх компенсації необхідно істотне порушення електронейтральності (1.1.1). p> Зміна потенціалу по глибині x напівпровідника відбувається за експоненціальним законом:. Глибина проникнення електричного поля в напівпровідник, Ld, називається дебаєвської завдовжки і визначається з рівняння:
В
де - температурний потенціал.
При цьому електрична нейтральність істотно порушується, якщо на дебаєвської довжині зміну результуючої концентрації домішки велике. p> Таким чином, нейтральність порушується за умови:
(1.1.2)
У стані термодинамічної рівноваги за відсутності виродження справедливий закон діючих мас:
(1.1.3)
за умови (1.1.3) права частина (1.1.2) досягає мінімуму при, тому умова існування переходу (умова істотного порушення нейтральності) має вигляд:
(1.1.4)
де дебаєвсьного довжина у власному напівпровіднику.
Переходи, в яких зміна концентрації домішки на границі шарів p-і n-типу можуть вважатися стрибкоподібними називаються ступінчастими.
У плавних переходах градієнт концентрації...
