justify"> 1102,498 В· 10 24 1202,754 В· 10 24
.2.2 Область виснаження домішки
Розглянемо область виснаження домішки. Зобразимо енергетичну зонну діаграму для донорного напівпровідника для даного діапазону температур (малюнок 2.3). br/>
Малюнок 2.3 - Енергетична зонна діаграма донорного напівпровідника для області виснаження домішки [7].
У міру підвищення температури концентрація електронів у зоні провідності збільшується, концентрація електронів на домішкових рівнях зменшується - домішкові рівні поступово виснажуються. При повному виснаженні цих рівнів концентрація електронів у зоні провідності стає рівною концентрації домішки:
В
Т. е. для всієї області виснаження домішки концентрація електронів у зоні провідності постійна і дорівнює
В
Підставивши це значення n в (1.4.1), отримаємо рівноважний рівень Фермі, що відповідає повного виснаження домішки:
В
де Ts - температура, при якій відбувається повне виснаження домішки. Рівень повинен розташовуватися нижче Eд, так як при іонізації піддається приблизно лише половина домішкових рівнів. Часто, однак, за температуру виснаження домішки приймають температуру Ts, при якій рівень Фермі збігається з донорними рівнями Eд:. p> Підставивши значення у (1.4.1) і поклавши в цій формулі n = N д/2, отримаємо:
В
З (2.2.8) видно, що Ts тим нижче, чим менше енергія іонізації донорів Eд і нижче їх концентрація N д. Для германію з N д = 1022 м-3 і Eд = 0,01 еВ Ts = 32 К.
Зробимо наближений розрахунок температури виснаження домішки TS:
В
В В
Зробимо числовий розрахунок залежності енергії рівня Фермі від температури:
В В
Нижче наведена таблиця залежності енергії рівень Фермі від температури для даної області.
Таблиця 2.3 - Залежність енергії рівня Фермі від температури в області виснаження домішки.
Т, К , Дж130-0, 117.10 -20 201-0,363 В· 10 -20 272-0,661 В· 10 - 20 343-0,998 В· 10 -20 414-1,366 В· 10 -20 845-1,759 В· 10 -20 556-2,174 В· 10 -20 627-2,608 В· 10 -20 698-3,058 В· 10 -20 769 -3,524 В· 10
