Полупроводники типа р: Полупроводник. n-тип, p-тип, примесные элементы

Содержание

Полупроводники. N-тип и Р-тип полупроводников

Полупроводник – это материал который при нормальных условиях является диэлектриком а при воздействии на него определенной энергии (нагрев, давление, свет) становится проводником. Полупроводники делятся на две группы(в зависимости от введенной примеси): n-тип – обладает электронной проводимостью т.к. в его структуре преобладают  сводные электроны.  р-тип – обладает дырочной проводимостью т.к имеет положительно заряженные дырки. В полупроводнике n-типа основными носителями заряда фявляются свободные электпроны, а не основными – дырки. В р-типа наоборот.

Р-n – переход – зона которая возникает на границе двух полупроводников с различной проводимостью. При соединении двух полупроводников возникает взаимная диффузия электронов и дырок. Электроны уходя из – n-области оставляю на границе положительно заряжены атомы донорской примеси. Дырки уходя из р-области оставляют отрицательно заряженные атомы акцепторной примеси. Образовавшийся слой называется Р-n – переходом. Диффузия будет происходить до тех пор пока электрическое поле Р-n – перехода увеличится на столько, что будет способно ооталкивать дырки и электроны, которые стараютсыя пройти зону Р-n – перехода.

При обратном подключении источника на р-переход дырки притягиваются к минусу, а положительные заряды стремяться в зону Р-n – перехода. При подаче положительного потенциала на n-переход отрицательные электроны отталкиваются, а положительные заряды притягиваются, тем самым расширяя увеличивают сопротивление Р-n – перехода.

В таком сотоянии через Р-n – переход проходит очень маленький ток (обратный) который обуславливается движением неосновных нолсителями заряда.

При прямом: в р-облаксти дырки ооталкиваются, а отрицательные заряды притягиваются, в n-области электроны отталкиваются, а положительные притягиваюся, тем самым сокращая Р-n – переход и через него начинает проходить ток.

Люминесцентный знаковый индикатор представляет собой два электрода, между которыми расположен слой диэлектрика (органическая смола) с распределенными в ней кристаллами люминофора. Один электрод прозрачный (окись олова) второй –сплошной не прозрачный.

При приложении к обоим электродам переменного напряжения, между ними возникает электрическое поле, которое воздействует на люминофор, вызывая его свечение.

Вакуумные люминесцентные индикаторы построен по принципу вакуумного триода. Аноды покрыты люминофором и располагаются в виде сегментов, воспроизводящих очертания цифр. Электроны попадают на анод и вызывают свечение люминофора.

Чаще используются семисегментные цифры.

Чтобы исключить ненужную подсветку экрана, на сетку подаётся отрицательное (-2… — 4 В) смещение. Отпирающее импульсное напряжение сетки обычно равно анодному и составляет 30…50 В. Сетка обычно бывает одна, общая для всех анодов. Напряжение накала — единицы вольт.

Управление может быть статическим или динамическим. В первом случае напряжение подаётся сразу на все аноды, участвующие в формировании цифры, т.е. весь знак формируется одновременно. Динамическое управление используется в многоразрядных индикаторах, в которых одноименные аноды (сегменты) соединены параллельно, а сетки — раздельные для каждого разряда. При этом способе на аноды всех разрядов подаются напряжения, необходимые для синтеза первого знака, а остальные разряды блокированы запирающими напряжениями на сетках. В следующем такте формируется знак второго разряда и т.д. Динамический способ позволяет уменьшить число выводов многоразрядного индикатора.

Радиочастотные кабели

В данную категорию входят кабели, предназначенные для передачи телевизионных сигналов в системах эфирного, кабельного и спутникового телевидения, систем видеонаблюдения.

Радиочастотные кабели выпускаются следующих типов:

    РК – радиочастотные коаксиальные кабели;

    РД – радиочастотные симметричные кабели, двухжильные пли из двух коаксиальных пар;

    РС – радиочастотные кабели со спиральными проводниками коаксиальные и симметричные.

Радио частотные кабели различаются по величине передаваемой мощности:

— малой мощности (до 0,5 кВт)

— средней (до 5 кВт)

— большой (выше 5 кВт)

Основными электрическими характеристиками РЧ кабеля являются:

— волновое сопротивление

— допустимая величина коэффициента затухания

— рабочий диапазон частот

Основным размером кабеля является его диаметр по изоляции (от 0,5 до 112 мм)

Кабели по конструктивному выполнению изоляции разделяются на три группы:

    1) кабели со сплошной изоляцией.

    2) кабели с воздушной изоляцией (на внутренней жиле имеются выполненные из изоляционного материала шайбы образующие изоляционный каркас между жилами и их экраном;

    3) кабели с полувоздушной изоляцией (пористо-пластмассовая ).

Жилы кабеля могут быть одно проволочной или много проволочной, изготавливаются как правило из мягкой меди. Могут быть луженые, серебряные и биметаллические.

Луженые жилы применяются в кабелях с резиновой изоляцией для температур до 125°С.

Серебряные медные применяются в кабелях до 250°С. Слой серебра не защищает от окисления и понижает электрическое сопротивление, что особенно важно при использовании в диапазоне СВЧ.

Биметаллические (Сталемедные) для увеличения разрывной прочности жил малых сечений. Внешним проводником в них является медь, т.к. она обладает наибольшей электропроводностью.

Полупроводники типы проводимости — Справочник химика 21

    Фосфор, мышьяк или сурьма (имеющие электронное строение внешнего энергетического уровня s pЗ и проявляющие валентность 5), будучи введенными в кристаллические решетки германия или олова (электронное строение внешнего уровня 5 р валентность 4) ведут себя как донорные примеси, т. е. отдают электроны и создают проводимость п-типа. Если же в германий или кремний ввести бор, алюминий, галлий или индий (электронное строение внешнего уровня 5 р, валентность 3), то атомы примеси захватывают четвертый электрон и полупроводник обнаруживает проводимость р-типа. 
[c.186]

    ПОЛУПРОВОДНИКИ — вещества с электронной проводимостью, величина электропроводности которых лежит между электропроводностью металлов и изоляторов. Характерной особенностью П. является положительный температурный коэффициент электропроводности (в отличие от металлов). Электропроводность П. зависит от температуры, количества и природы примесей, влияния электрического поля, света и других внешних факторов. К П. относятся простые вещества — бор, углерод (алмаз), кремний, германий, олово (серое), селен, теллур, а также соединения — карбид кремния, соединения типа filmen (инднй — сурьма, индий — мышьяк, галлий — сурьма, алюминий — сурьма), соединения двух или трех элементов, в состав которых входит хотя бы один элемент IV—VII групп периодической системы элементов Д. И. Менделеева, некоторые органические вещества — полицены, азоаромати-ческие соединения, фталоцианин, некоторые свободные радикалы и др. К чистоте полупроводниковых материалов предъявляют повышенные требования, например, в германии контролируют примеси 40 элементов, в кремнии — 27 элементов и т. д. Тем не менее некоторые примеси придают П. определенные свойства и тип проводимости, а потому и являются необходимыми. Содержание примесей не должно превышать 10 —Ш %. П. применяются в приборах в виде монокристаллов с точно определенным содержанием примесей. Применение П. в различных отраслях техники, в радиотехнике, автоматике необычайно возросло в связи с большими преимуществами полупроводниковых приборов — они экономичны, надежны, имеют высокий КПД, малые размеры и др. 
[c.200]

    ЧИСЛО возможных уровней в зоне ровно в два раза больше, чем число электронов, вследствие чего она является зоной проводимости. Этим объясняется также высокая электрическая проводимость этих металлов. Существует несколько основных типов взаимного расположения энергетических зон (рис. А.62), соответствующих изолятору, одновалентному металлу, двухвалентному металлу, полупроводнику с собственной проводимостью, примесному полупроводнику и-типа и примесному полупроводнику р-типа. Соотношение энергетических зон (рис. А.62) определяет также тип проводимости твердого тела. 

[c.142]

    Если в правом конце лодочки поместить монокристаллическую затравку и образовать одну зону плавления непосредственно рядом с затравкой, то, перемещая зону плавления влево, можно получить весь слиток германия в виде монокристалла с ориентацией кристаллографических плоскостей, какие имела затравка. Если в расплавленную зону ввести легирующую примесь с К зоны расплава вдоль всего слитка можно достигнуть равномерного распределения примеси и получить образцы с определенным типом проводимости и с определенной концентрацией подвижных носителей заряда в примесном полупроводнике. 

[c.262]


    Подобный дрейф электронов эквивалентен перемещению дырок в противоположном направлении, т. е. к катоду. Таким образом, перенос электричества в полупроводниках осуществляется как электронами, перешедшими в зону проводимости, так и дырками в валентной зоне, т. е. имеет место электронная (л-типа) и дырочная (р-типа ) проводимость. [c.118]

    Тройные окислы, образованные членами одного ряда, имеют ясную тенденцию сохранять тип проводимости, свойственный бинарным окислам. Комбинация изолятора с полупроводником ведет себя подобно полупроводнику, однако свойства соединений, образованных полупроводниками различного типа, не могут быть заранее предсказаны. 

[c.22]

    В восстанавливаемых системах могут существовать только не-восстанавливающиеся окислы и сульфиды, т. е. окислы всех метал- лов (за исключением уже обсуждавшихся металлических катализаторов) и большинство сульфидов (за исключением сульфидов благородных металлов). Кроме того, нестехиометрический избыток кислорода (или серы), необходимый для создания проводимости р-типа, не может быть сохранен при условиях восстановления. Поэтому окись хрома и окись марганца становятся изоляторами или полупроводниками м-типа. В окислительных условиях полупроводники п-типа имеют тенденцию становиться стехиометрическими, но р-тип проводимости появляется при избытке кислорода и серы. [c.28]

    Дефекты структур кристаллов также влияют на электропроводность полупроводников, обычно вызывая дырочную проводимость. В зависимости от преобладания того ИЛИ иного типа проводимости различают полупроводники п-типа и полупроводники р-типа. [c.151]

    Применение ударных волн, с помощью которых в изученных оксидах были достигнуты давления от 9 до 30 ГПа, дало значительное повышение каталитической активности на 2…3 порядка. Существенным является то, что такой эффект имел место для оксидов титана и цинка, которые представляют собой полупроводники с электронным типом проводимости. Обработка ударным сжатием монооксида никеля, который является полупроводником с дырочным типом проводимости, показала, что каталитическая активность его осталась неизменной. Возможно, что усиление каталитической активности указанных оксидов объясняется частичным их восста- [c.218]

    Одним из основных условий применимости этого метода является отсутствие р—п-перехода, т. е. можно изучать диффузию атомов, создающих проводимость, аналогичную собственному типу проводимости пластины. Иногда запирающий р—п-переход создают специально, чтобы обеспечить возможность непосредственного измерения диффузионного слоя. Таким способом можно изучать диффузию доноров в полупроводнике р-типа, и наоборот. Измерения проводимости при этом осуществляются четырехзондовым методом. При измерении удельного сопротивления на плоской отполированной поверхности полупровод никового материала устанавливают четыре точечных зонда, располо женных достаточно близко друг от друга и далеко от границ образ ца, чтобы последние не влияли на электрическое поле вблизи контак тов. Внешние зонды —токовые, а два внутренних — потенциальные Расстояния между зондами обычно принимают равными 0,5—1,5 мм Необходимо располагать зонды таким образом, чтобы они лежали на одной прямой. Удельное сопротивление больших образцов рассчитывают по формуле [c.157]

    Глубина контактного поля. При возникновении контакта между областями полупроводника с различным типом проводимости начинается взаимная диффузия основных носителей заряда. Электроны переходят из и-полупроводника, где их концентрация выше, в р-полупроводник, где диффузия дырок идет в противоположном направлении. Возникновение диффузионных потоков приводит к разделению зарядов, вследствие чего появляется объемный заряд, положительный в п-области и отрицательный в р-области, и в области контакта возникает электрическое поле, направленное от -области к р-области (рис. 188, а). [c.458]

    Большинство собственных полупроводников путем введения соответствующих примесей может быть выполнено как п- или р-тип. Такие полупроводники называют амфотерными. Например, примеси элементов VI группы (S, Se, Те) к полупроводникам типа A i сообщает им п-проводимость, а добавки элементов II группы (Mg, Zn, d) — проводимость p-типа. Однако некоторые полупроводники бывают только в виде одного типа. Например, ZnO и dS — только электронные, а Си О — только дырочный. С другой стороны, изменяя состав и характер примесей в амфотерном полупроводнике, можно получить смешанную проводимость (гибридные полупроводники). [c.459]

    В последнее время применяются так называемые эпитаксиальные пленки. Их получают наращиванием полупроводника на основной кристалл. Пленки должны точно повторять кристаллическую структуру подложки, но могут отличаться типом проводимости, вследствие чего можно создать р—л-переходы с заданной концентрацией носителей зарядов, получить низкоомные слои на высокоомных полупроводниках и наоборот. Широко используются в промышленности методы наращивания эпитаксиальных пленок кремния и германия в случае восстановления тетрахлоридов очень чистым водородом при повышенной температуре  [c.249]


    Полупроводниковые кристаллы-активные среды полупроводниковых лазеров. Излучение в них генерируется в результате переходов между энергетич. уровнями зоны проводимости и валентной зоны. Иссюльзуют [юлу-проводники типа А В , А «В , А В . Активные элементы изготовляют из монокристаллов (напр., dS, GaAs, InAs, PbS), содержащих в своем объеме области, для к-рых характерен электронно-дырочный переход (р — и-переход), и из кристаллич. гетероструктур, образованных чередованием кристаллич. слоев, различающихся по хим. составу, но имеющих одинаковый период кристаллич. решетки. Наиб, распространены гетероструктуры, образованные слоями полупроводников типа А «В на основе арсенидов, фосфидов, антимонидов Ga и А1 и их твердых р-ров. Гетероструктуры получают также на основе многокомпонентных (тройных и более) твердых р-ров замещения (напр., Al,Ga, As), в к-рых при изменении состава в широких пределах период решетки не меняется. Полупроводниковые монокристаллы [юлучают из особо чистых исходных в-в кристаллизацией из расплавов (метод Чохральского, горизонтально направленная или зонная кристаллизация в контейнере, бестигельная зонная плавка) и эпитаксиальным выращиванием тонких кристаллич. слоев при кристаллизации из газовой фазы или расплавов твердых р-ров. Необходимые характеристики достигаются введением примесей в расплав или методом ионного внедрения примесных атомов. В качестве легирующих примесей используют, напр., элементы П (Zn, d, Mg акцепторы электронов), IV, VI (Sn, Те, Se, S доноры) групп. Благодаря разнообразию полупроводниковых кристаллов созданы лазеры, излучающие в диапазоне длин волн 0,3-30 мкм, обладающие малой инерционностью ( 10 с) и высоким кпд (до 50%), работающие как в импульсном, так и в непрерывном режиме (мощности 10 Вт при длительности импульса 3 НС и 10 Вт соответственно). Лучевая прочность полупроводниковых Л. м. ограничивает выходную мощность лазеров. [c.566]

    Применение германия. Наличие у германия двух типов проводимости обусловливает его применение в качестве полупроводника в электронике и радиотехнике (транзисторы). [c.192]

    Если кислород или другое электроотрицательное вещество химически адсорбируется на поверхности полупроводника л-типа, например на оксиде цинка, на германии и др., то атомы кислорода отбирают электроны от полупроводника и образуют на поверхности отрицательные ионы. Отрицательный заряд ионов кислорода может компенсироваться положительным пространственным зарядом в полупроводнике (в поверхностном барьере). Увеличение адсорбции повышает высоту барьера, из-за чего уменьшается скорость адсорбции и она ограничивается. Поглощение каждого атома кислорода уменьшает поверхностную проводимость полупроводника, так как в нем уменьшается число основных носителей заряда (число электронов). При значительной химической адсорбции кислорода на п-германии в объеме, примыкающем к поверхности, может даже возникнуть р-тип проводимости. Толщина слоя с обращенной проводимостью (инверсионный слой) достигает 1 мкм. [c.251]

    Если погруженный в раствор полупроводник обладает проводимостью р типа, вблизи контактной поверхности кристалла образуется р —р переход с весьма высоким уровнем токов насыщения. Естественно, что вольт-амперная характеристика такого контакта ничем не отличается от приведенных выше характеристик для контакта металл—электролит. Таким образом, в некоторых случаях контакт полупроводника с электролитом может являться выпрямляющим и обладает примерно такой же вольт-амперной характеристикой, как р — п переход. [c.202]

    Первое условие легко выполнимо для кремния в инфракрасной области. При больших концентрациях носителей диэлектрическая постоянная полупроводников в инфракрасной области является функцией концентрации носителей. Поэтому данным методом легко можно определять толщину пленки на подложке с малым удельным сопротивлением, даже если пленка и подложка имеют один и тот же тип проводимости. Интерференционный метод дает точность 5% однако его трудно применять, если толщина пленки неравномерна. [c.144]

    В методе термической диффузии на поверхность полупроводниковой пластины наносят тонкий слой соответствующего элемента, атомы которого в условиях нагрева в вакуумной печи диффундируют в толщу полупроводника и создают нужный тип проводимости. Используют таклметод газовой диффузии в твердый полупроводник. В связи с развитием микроминиатюризации радио- [c.309]

    При высоких температурах это соотношение выполняется, при низких большую роль по сравнению с собственной играет так называемая примесная электропроводность. Атом примеси может отдавать свой электрон (быть донором). Если энергетический уровень электрона примеси окажется вблизи от верхней зоны, то электрон может от примеси перейти к верхнюю зону и превратиться в электрон проводимости. Такие полупроводники называются полупроводниками -типа, или электронными. [c.655]

    При наложении электрического поля электроны, перешедщие в зону проводимости, перемещаются к аноду. В валентной же зоне электрон, находящийся рядом с дыркой, перемещается на это свободное место и освобождается новая дырка, на которую перемещается следующий электрон, оставляющий после себя дырку, и т. д. Подобный дрейф электронов эквивалентен перемещению дырок в противоположном направлении, т. е. к катоду. Таким образом, перенос электричества в полупроводниках (рис. 68) осуществляется как электронами, перешедшими в зону проводимости, так и дырками в валентной зоне, т. е. имеет место электронная (л-типа) и дырочная (/7-типа) проводимость (п-тип от латинского negative — отрицательный, а р-тип от positive — положительный). [c.108]

    Важнейшие области применения. Основн 1Я область применения индия — производство полупроводников. Как к галлий, он является акцепторной примесью, сообщающей германию и кремнию дырочный тип проводимости. Поэтому применяется для создания п—р-переходов. Широкому его применению благоприятствуег то, что он легко смачивает поверхность германия и хорошо сплавляется с ним при низкой температуре. Фосфид, арсенид и антимонид, индия — полупроводники, представляющие большой практический интерес. В частности, антимонид индия обладает исключительно большой подвижностью электронов. Это соединение используется для изготовления датчиков эффекта Холла в приборах для измерения магнитных полей и инфракрас- [c.299]

    В полупроводниках ге-типа проводимость обусловлена перемещением электронов, а в полупроводниках р-типа проводимость обусловлена перемещением дырок , т. е. катионных вакансий. [c.20]

    Пленки нестехиометрических продуктов химической коррозии на металлах являются полупроводниками с двумя типами проводимости — ионной и электронной (см. гл. 2, 7). В зависимости от характера проводимости различают три типа окисных пленок 1) р-полупроводники, которые растут вследствие передви- [c.62]

    При наличии В полупроводниковых материалах примесей соотношение числа электронов и дырок может изменяться, т. е. может усиливаться или дь[рочная, или электронная проводимость. Предположим, что в кристалле кремния в качестве нримсси имеются атом[,1 мьпиьяка (4.s 4p ), При образовании связей с окружаю1и,ими атомами кремния As Sp ) атомы мышьяка используют четыре своих электрона. Пятый же электрон сравнительно легко возбуждается и переходит в зону проводимости. Таким образом, примесь мышьяка усиливает у кремния электронную проводимость. Наоборот, введение в кристалл кремния атомов бора (2s 2p ) приводит к валентной ненасыщенности атомов Si, т, е. усиливает у полупроводника дырочную проводимость (рис. 69). В зависимости от преобладания того или иного вида проводимости различают полупроводники л-типа и полупроводники /)-ти1га. [c.109]

    При невысоких температурах доля электронов, переп1едших в возбужденные состояния, невелика. Поэтому у полупроводников с собственной проводимостью валентная зона почти заполнена (свободные состояния имеются лишь у верхнего края зоны), а зона проводимости почти свободна (заняты состояния у дна 301И11). Соответственно почти пустая зона проводимости у полупроводника /г-типа и почти заполненная валентная зона у полупроводника / -типа. Как мы уже отмечали, поведение электронов почти пустой зоны аналогично поведению свободных электронов с массой т [формула (УП1. 47) для кинетической энергии и формула (УИ1.45) для энер[ етической плотности состояний]. Состояние электронов почти заполненной валентной зоны может быть. описано путем рассмотрения движения свободных квазичастиц — дырок [формулы (УП1.48) и (УП1.49)]. Соответственно говорят об электронной проводимости, обусловленной электронами зоны проводимости, и дырочной проводимости, обусловленной движением электронов ( дырок ) валентной зоны. В случае полупроводников с собственной проводимостью осуществляются оба механизма проводимости — электронный и дырочный. В случае полупроводников п-типа имеет мес- [c.194]

    Кристаллические кремний и германий образуют твердые растворы замещения с очень ограниченным числом атомов sp-элементов IIIA и VA подгрупп, что приводит к появлению различных типов проводимости в таких полупроводниках. Этим пользуются для получения р—п-переходов, что имеет громадное практическое значение (см. гл. IX). [c.142]

    Электролитическое травление и полирование широко применяются для исследования свойств и обработки полупроводниковых материалов и в технологии изготовления полупроводниковых приборов. В случае полупроводников процесс анодного растворения оказывается сильно зависящим от типа проводимости образца. Травление и полирование полупроводников п-типа в общем случае протекает значительно труднее, чем р-типа. Влияние типа проводимости на скорость анодного растворения наиболее изучено для германия. На образцах германия прямым экспериментом было доказано участие дырок в анодном процессе (Брэттен, Гэрретт). [c.217]


Оптовая полупроводник р-типа для печатных плат и устройств

О продукте и поставщиках:

Просмотрите предложения и найдите оптом полупроводник р-типа , транзисторы JFET и другие интегрированные продукты. Полупроводник - это материал с частичной проводимостью. В позиции полупроводниковой таблицы Менделеева есть такие элементы, как кремний, германий и галлий. Наиболее распространены арсенид галлия, нитрид галлия, германий и кремниевый полупроводник. Эти материалы проходят процесс «допинга». В нем в их кристаллическую структуру вставлено больше проводящих элементов. Когда вставляются такие материалы, как фосфор или мышьяк, создается полупроводник N-типа. Когда вставляются такие материалы, как бор или алюминий, создается полупроводник P-типа. Комбинация этих типов P и N является основой для механизмов диода, транзистора и тиристора.

полупроводник р-типа и компоненты, производные от они работают, чтобы ограничивать, контролировать и направлять ток в цепи. Некоторые из наиболее важных активных компонентов - это транзистор и тиристор, также известные как кремниевый управляемый выпрямитель (SCR). Транзисторы являются важными компонентами интегральных схем, также называемых микросхемами. Эти схемы необходимы для современных электронных вычислений. Поток энергии через эти компоненты может использовать электроны, электронные дырки или и то, и другое в качестве пути. MOSFET-транзистор, один из наиболее часто используемых производителями микросхем, является полевым транзистором. Это означает, что он использует только один из путей: электронные дырки или электроны. Полевые МОП-транзисторы в микросхемах широко используются в качестве переключателей и усилителей.

На Alibaba.com у вас есть доступ к международным поставщикам и компаниям, производящим полупроводники. Найдите оптом полупроводник р-типа , усилители MOSFET, транзисторные компоненты BJT и FET и многое другое. Свяжитесь с поставщиком для оптовой продажи международных товаров прямо сейчас.

Примесная проводимость полупроводников

| на главную | доп. материалы | физика как наука и предмет | квантовая физика атомов, молекул и твердых тел |

Организационные, контрольно-распорядительные и инженерно-технические услуги
в сфере жилой, коммерческой и иной недвижимости. Московский регион. Официально.

Проводимость полупроводников, обусловленная примесями, называется примесной проводимостью, а сами полупроводники — примесными полупроводниками. Примесная проводимость обусловлена примесями (атомы посторонних элементов), а также дефек­тами типа избыточных атомов (по сравнению со стехиометрическим составом), тепло­выми (пустые узлы или атомы в междоузлиях) и механическими (трещины, дислокации и т. д.) дефектами. Наличие в полупроводнике примеси существенно изменяет его проводимость. Например, при введении в кремний примерно 0,001 ат.% бора его проводимость увеличивается примерно в 106 раз.

Примесную проводимость полупроводников рассмотрим на примере Ge и Si, в которые вводятся атомы с валентностью, отличной от валентности основных атомов на единицу. Например, при замещении атома германия пятивалентным атомом мышьяка (рис. 319, а) один электрон не может образовать ковалентной связи, он оказыва­ется лишним и может быть легко при тепловых колебаниях решетки отщеплен от атома, т. е. стать свободным. Образование свободного электрона не сопровождается нарушением ковалентной связи; следовательно дырка не возникает. Избыточный положительный заряд, возникающий вблизи атома примеси, связан с атомом примеси и поэтому перемещаться по решетке не может.

С точки зрения зонной теории рассмотренный процесс можно представить следу­ющим образом (рис. 319, б). Введение примеси искажает поле решетки, что приводит к возникновению в запрещенной зоне энергетического уровня D валентных электронов мышьяка, называемого примесным уровнем. В случае германия с примесью мышьяка этот уровень располагается от дна зоны проводимости на расстоянии DED=0,013 эВ. Так как DED<kT, то уже при обычных температурах энергия теплового движения достаточна для того, чтобы перебросить электроны примесного уровня в зону проводимости; образующиеся при этом положительные заряды локализуются на неподвижных атомах мышьяка и в проводимости не участвуют.

Таким образом, в полупроводниках с примесью, валентность которой на единицу больше валентности основных атомов, носителями тока являются электроны; воз­никает электронная примесная проводимость (проводимость n-типа). Полупроводники с такой проводимостью называются электронными (или полупроводниками n-типа). Примеси, являющиеся источником электронов, называются донорами, а энергетические уровни этих примесей — донорными уровнями.

Предположим, что в решетку кремния введен примесный атом с тремя валентными электронами, например бор (рис. 320, а). Для образования связей с четырьмя ближай­шими соседями у атома бора не хватает одного электрона, одна из связей остается неукомплектованной и четвертый электрон может быть захвачен от соседнего атома основного вещества, где соответственно образуется дырка. Последовательное заполнение образующихся дырок электронами эквивалентно движению дырок в полупроводнике, т. е. дырки не остаются локализованными, а перемещаются в решетке кремния как свободные положительные заряды. Избыточный же отрицательный заряд, воз­никающий вблизи атома примеси, связан с атомом примеси и по решетке перемещаться не может.

По зонной теории, введение трехвалентной примеси в решетку кремния приводит к возникновению в запрещенной зоне примесного энергетического уровня А, не занято­го электронами. В случае кремния с примесью бора этот уровень располагается выше верхнего края валентной зоны на расстоянии DEA=0,08 эВ (рис. 320, б). Близость этих уровней к валентной зоне приводит к тому, что уже при сравнительно низких температурах электроны из валентной зоны переходят на примесные уровни и, связываясь с атомами бора, теряют способность перемещаться по решетке кремния, т. е. в проводимости не участвуют. Носителями тока являются лишь дырки, возникающие в валентной зоне.

Таким образом, в полупроводниках с примесью, валентность которой на единицу меньше валентности основных атомов, носителями тока являются дырки; возникает дырочная проводимость (проворность p-типа). Полупроводники с такой проводимостью называются дырочными (или полупроводниками p-типа). Примеси, захватывающие электроны из валентной зоны полупроводника, называются акцепторами, а энергетические уровни этих примесей — акцепторными уровнями.

В отличие от собственной проводимости, осуществляющейся одновременно элект­ронами и дырками, примесная проводимость полупроводников обусловлена в основ­ном носителями одного знака: электронами — в случае донорной примеси, дырка­ми — в случае акцепторной. Эти носители тока называются основными. Кроме основ­ных носителей в полупроводнике имеются и неосновные носители: в полупроводниках n-типа — дырки, в полупроводниках p-типа электроны.

Наличие примесных уровней в полупроводниках существенно изменяет положение уровня Ферми ЕF. Расчеты показывают, что в случае полупроводников n-типа уровень Ферми ЕF0 при 0 К расположен посередине между дном зоны проводимости и донорным уровнем (рис. 321), С повышением температуры все большее число электронов переходит из донорных состояний в зону проводимости, но, помимо этого, возрастает и число тепловых флуктуаций, способных возбуждать электроны из валентной зоны и перебрасывать их через запрещенную зону энергий. Поэтому при высоких температурах уровень Ферми имеет тенденцию смещаться вниз (сплошная кривая) к своему предельному положению в центре запрещенной зоны, характерному для собственного полупроводника.

Уровень Ферми в полупроводниках р-типа при 0 К ЕF0 располагается посередине между потолком валентной зоны и акцепторным уровнем (рис. 322). Сплошная кривая опять-таки показывает его смещение с температурой. При температурах, при которых примесные атомы оказываются полностью истощенными и увеличение концентрации носителей происходит за счет возбуждения собственных носителей, уровень Ферми располагается посередине запрещенной зоны, как в собственном полупроводнике.

Проводимость примесного полупроводника, как и проводимость любого провод­ника, определяется концентрацией носителей и их подвижностью. С изменением тем­пературы подвижность носителей меняется по сравнительно слабому степенному зако­ну, а концентрация носителей — по очень сильному экспоненциальному закону, поэто­му проводимость примесных полупроводников от температуры определяется в основ­ном температурной зависимостью концентрации носителей тока в нем. На рис. 323 дан примерный график зависимости ln g от 1/T для примесных полупроводников. Участок AB описывает примесную проводимость полупроводника. Рост примесной проводимо­сти полупроводника с повышением температуры обусловлен в основном ростом концентрации примесных носителей. Участок ВС соответствует области истощения примесей (это подтверждают и эксперименты), участок CD описывает собственную проводимость полупроводника.


Полупроводники. Собственная и примесная проводимость полупроводников. Полупроводниковые приборы. — 30 Апреля 2012 — Видео- Решение задач-теория

    Полупроводники — это вещества, удельное сопротивление которых убывает с повышением температуры, наличием примесей, изменением освещенности. По этим свойствам они разительно отличаются от металлов. Обычно к полупроводникам относятся кристаллы, в которых для освобождения электрона требуется энергия не более 1,5—2 эВ. Типичными полупроводниками являются кристаллы германия и кремния, в которых атомы объединены ковалентной связью. Природа этой связи позволяет объяснить указанные выше характерные свойства. При нагревании полупроводников их атомы ионизируются. Освободившиеся электроны не могут быть захвачены соседними атомами, так как все их валентные связи насыщены. Свободные электроны под действием внешнего электрического поля могут перемещаться в кристалле, создавая электронный ток проводимости. Удаление электрона с внешней оболочки одного из атомов в кристаллической решетке приводит к образованию положительного иона. Этот ион может нейтрализоваться, захватив электрон. Далее, в результате переходов электронов от атомов к положительным ионам происходит процесс хаотического перемещения в кристалле места с недостающим электроном — «дырки». Внешне этот процесс хаотического перемещения воспринимается как перемещение положительного заряда. При помещении кристалла в электрическое поле возникает упорядоченное движение «дырок» — дырочный ток проводимости.
    
     В идеальном кристалле ток создается равным количеством электронов и «дырок». Такой тип проводимости называют собственной проводимостью полупроводников. При повышении температуры (или освещенности) собственная проводимость проводников увеличивается.
    
     На проводимость полупроводников большое влияние оказывают примеси. Примеси бывают донорные и акцепторные. Допорная примесь — это примесь с большей валентностью. При добавлении донорной примеси в полупроводнике образуются липшие электроны. Проводимость станет электронной, а полупроводник называют полупроводником n-типа. Например, для кремния с валентностью n — 4 донорной примесью является мышьяк с валентностью n = 5. Каждый атом примеси мышьяка приведет к образованию одного электрона проводимости.
    
     Акцепторная примесь — это примесь с меньшей валентностью. При добавлении такой примеси в полупроводнике образуется лишнее количество «дырок». Проводимость будет «дырочной», а полупроводник называют полупроводником р-типа. Например, для кремния акцепторной примесью является индий с валентностью п = 3. Каждый атом индия приведет к образованию лишней «дырки».
    
     Принцип действия большинства полупроводниковых приборов основан на свойствах р—n-перехода. При приведении в контакт двух полупроводниковых приборов р-типа и л-типа в месте контакта начинается диффузия электронов из n-области в р-область, а «дырок» — наоборот, из р- в n-область. Этот процесс будет не бесконечным во времени, так как образуется запирающий слой, который будет препятствовать дальнейшей диффузии электронов и «дырок».
    
     р—n-Контакт полупроводников, подобно вакуумному диоду, обладает односторонней проводимостью:
    
     если к р-области подключить «+» источника тока, а к n-области «-» источника тока, то запирающий слой разрушится и р—л-контакт будет проводить ток, электроны из д-области пойдут в р-область, а «дырки» из р-области в n-область (рис. 32).
    
    
    
     В первом случае ток не равен нулю, во втором — ток равен нулю. Это означает, что если кр-области подключить «-» источника, а к л-области — «+» источника тока, то запирающий слой расширится и тока не будет. Полупроводниковый диод состоит из контакта
    
     двух полупроводников р- и n-типа . Полупроводниковые диоды имеют: небольшие размеры и массу, длительный срок службы, высокую механическую прочность, высокий коэффициент полезного действия, их недостатком является зависимость сопротивления от температуры.
    
     В радиоэлектронике применяется также еще один полупроводниковый прибор: транзистор, который был изобретен в 1948 г. В основе триода лежит не один, а два р—л-перехода. Основное применение транзистора — это использование его в качестве усилителя слабых сигналов по току и напряжению, а полупроводниковый диод применяется в качестве выпрямителя тока. После открытия транзистора наступил качественно новый этап развития электроники — микроэлектроники, поднявший на качественно иную ступень развитие электронной техники, систем связи, автоматики. Микроэлектроника занимается разработкой интегральных микросхем и принципов их применения. Интегральной микросхемой называют совокупность большого числа взаимосвязанных компонентов — транзисторов, диодов, резисторов, соединительных проводов, изготовленных в едином технологическом процессе. В результате этого процесса на одном кристалле одновременно создается несколько тысяч транзисторов, конденсаторов, резисторов и диодов, до 3500 элементов Размеры отдельных элементов микросхемы могут быть 2—5 мкм, погрешность при их нанесении не должна превышать 0,2 мкм. Микропроцессор современной ЭВМ, размещенный на кристалле кремния размером 6×6 мм, содержит несколько десятков или даже сотен тысяч транзисторов.
    
     Однако в технике применяются также полупроводниковые приборы без р—n-перехода. Например, терморезисторы (для измерения температуры), фоторезисторы (в фотореле, аварийных выключателях, в дистанционных управлениях телевизорами и видеомагнитофонами).
   
Электропроводность полупроводников

При температуре, близкой к абсолютному нулю, полупроводник ведет себя как абсолютный непроводник, потому что в нем нет свободных электронов. Если повышения температуры нет, связь валентных электронов с атомными ядрами ослабевает и некоторые из них вследствие теплового движения могут покидать свои атомы. Вырвавшийся из межатомной связи электрон становится свободным (на рис. 1, б — черная точка), а там, где он был до этого, образуется пустое место. Это пустое место в межатомной связи полупроводника условно называют дыркой (на рис. 1 ,б — разорвавшаяся линия электрона). Чем выше температура полупроводника, тем больше в нем появляется свободных электронов и дырок. Таким образом, образование в массе полупроводника дырки связано с уходом из оболочки атома валентного электрона, а возникновение дырки соответствует появлению положительного электрического заряда, равного отрицательному заряду электрона.

Рис 1. Схема взаимосвязи атомов в кристале полупроводника (а) и упрощенная схема его структуры (б).

А теперь рассмотри рис. 2. На нем схематично изображено явление возникновения тока в полупроводнике. Причиной возникновения тока служит напряжение, приложенное к полупроводнику (на рис. 2 источник напряжения символизируют знаки « + » и « — »). Вследствие тепловых явлений во всей массе полупроводника высвобождается из межатомных связей некоторое количество электронов (на рис. 2 они обозначены точками со стрелками). Электроны, освобождавшиеся вблизи положительного полюса источника напряжения, притягиваются этим полюсом и уходят из массы полупроводника, оставляя после себя дырки. Электроны, Ушедшие из межатомных связей на некотором удалении от положительного полюса, тоже притягиваются им и движутся в его сторону. Но, встретив на своем пути дырки, электроны как бы «впрыгивают» в них (рис. 2, а), происходит заполнение некоторых межатомных связей. А ближние к отрицательному полюсу дырки заполняются другими электронами, вырвавшимися из атомов, расположенных еще ближе к отрицательному полюсу (рис. 2, б). Пока в полупроводнике действует электрическое поле, этот процесс продолжается: нарушаются одни межатомные связи — из них уходят валентные электроны, возникают дырки — и заполняются другие межатомные связи — в дырки «впрыгивают» электроны, освободившиеся из каких — то других межатомных связей (рис. 2, б-г).

Рис 2. Схема движения электронов и дырок в полупроводнике.

При температуре выше абсолютного нуля в полупроводнике непрерывно возникают и исчезают свободные электроны и дырки даже тогда, когда нет внешних электрических полей. Но электроны и дырки движутся хаотически в разные стороны и не уходят за пределы полупроводника. В чистом полупроводнике число высвободившихся в каждый момент времени электронов равно числу образующихся при этом дырок. Общее же их число при комнатной температуре относительно невелико. Поэтому электропроводность такого полупроводника, (называемая собственной), мала. Иными словами, такой полупроводник оказывает электрическому току довольно большое сопротивление. Но если в чистый полупроводник добавить даже ничтожное количество примеси в виде атомов других элементов, электропроводность его резко повысится. При этом в зависимости от структуры атомов примесных элементов электропроводность полупроводника будет электронной или дырочной. Чем различаются эти два вида электропроводности полупроводника? Если какой-либо атом в кристалле полупроводника заменить атомом сурьмы, имеющим во внешнем слое электронной оболочки пять валентных электронов, этот атом — «пришелец» четырьмя электронами свяжется с четырьмя соседними атомами полупроводника. Пятый же валентный электрон атома сурьмы окажется «лишним» и станет свободным. Чем больше в полупроводник будет введено атомов сурьмы, тем больше в его массе окажется свободных электронов. Следовательно, полупроводник с примесью сурьмы приближается по своим свойствам к металлу: для того чтобы через него проходил электрический ток, в нем не обязательно должны разрушаться межатомные связи. Полупроводники, обладающие такими свойствами, называют полупроводниками с электропроводностью типа (n) или, полупроводниками (n) типа. Здесь латинская буква n — начальная буква латинского слова negativ (негатив), что значит «отрицательный». Этот термин в данном случае нужно понимать в том смысле, что в полупроводнике типа n основными носителями тока являются отрицательные заряды, т.е. электроны. Совсем иная картина получится, если в полупроводник ввести атомы с тремя валентными электронами, например атомы индия. Каждый атом металла индия своими тремя электронами заполнит связи только с тремя соседними атомами полупроводника, а для заполнения связи с четвертым атомом у него не хватает одного электрона. Образуется дырка. Она, конечно, может заполниться каким — либо электроном, вырвавшимся из валентной связи с другими атомами полупроводника. Однако независимо от того, где будут дырки, в массе полупроводника с примесью индия не будет хватать электронов для их заполнения. И чем больше будет введено в полупроводник примесных атомов индия, тем больше в нем образуется дырок. Чтобы в таком полупроводнике электроны могли перемещаться, совершенно обязательно должны разрушаться валентные связи между атомами. Вырвавшиеся из них электроны или же электроны, поступившие в полупроводник извне, движутся от дырки к дырке. А во всей массе полупроводника в любой момент времени число дырок будет больше общего числа свободных электронов. Полупроводники, обладающие таким свойством, называют полупроводниками с дырочной электропроводностью или полупроводниками типа (р). Латинская буква р — первая буква латинского слова positiv (позитив), что значит «положительный». Этот термин в данном случае нужно понимать в том смысле, что явление электрического тока в массе полупроводника типа (р) сопровождается непрерывным возникновением и исчезновением положительных зарядов — дырок. Перемещаясь в массе полупроводника, дырки как бы являются носителями тока. Полупроводники типа р, так же как и полупроводники типа n, обладают во много раз лучшей электропроводностью по сравнению с чистыми полупроводниками. Надо сказать, что практически не существует как совершенно чистых полупроводников, так и полупроводников с абсолютной электропроводностью типов n и р. В полупроводнике с примесью индия обязательно есть небольшое количество атомов некоторых других элементов, придающих ему электронную проводимость, а в полупроводнике с примесью сурьмы есть атомы элементов, создающих в нем дырочную электропроводность. Например, в полупроводнике, имеющем в целом электропроводность типа n, есть дырки, которые могут заполняться свободными электронами примесных атомов сурьмы. Вследствие этого электропроводность полупроводника несколько ухудшится, но в целом он сохранит электронную проводимость. Аналогичное явление будет наблюдаться и в том случае, если в полупроводник с дырочным характером электропроводности попадут свободные электроны. Поэтому полупроводниками типа n принято считать такие полупроводники, в которых основными носителями тока являются электроны (преобладает электронная электропроводность), а к полупроводникам типа р — полупроводники, в которых основными носителями тока являются дырки (преобладает дырочная электропроводность).


P-type semiconductor — Простая английская Википедия, свободная энциклопедия

Эта статья не имеет источников Вы можете помочь Википедии, найдя хорошие источники и добавив их. (май 2021 г.)

Полупроводник p-типа — это внешний тип полупроводника. Когда трехвалентная примесь (например, бор, алюминий и т. д.) добавляется к собственному или чистому полупроводнику (кремнию или германию), говорят, что это полупроводник р-типа.Трехвалентные примеси, такие как бор (В), галлий (Ga), индий (In), алюминий (Al) и т. д. называются акцепторными примесями. Обычные полупроводники сделаны из материалов, которые не очень хорошо проводят (или переносят) электрический ток, но и не очень устойчивы к нему. Они находятся на полпути между проводниками и изоляторами. Электрический ток возникает, когда электроны движутся через материал. Чтобы двигаться, в материале должна быть электронная «дыра», чтобы электрон мог двигаться. В полупроводнике p-типа больше дырок, чем электронов.Это позволяет току течь по материалу от отверстия к отверстию, но только в одном направлении.

Полупроводники чаще всего изготавливаются из кремния. Кремний — это элемент с четырьмя электронами на внешней оболочке. Чтобы сделать полупроводник p-типа, к кремнию добавляются дополнительные материалы, такие как бор или алюминий. Эти материалы имеют только три электрона на внешней оболочке. Когда дополнительный материал заменяет часть кремния, он оставляет «дыру» там, где был бы четвертый электрон, если бы полупроводник был чистым кремнием.

Полупроводники

P-типа изготавливаются путем легирования чистого полупроводникового материала. Количество добавленной примеси очень мало по сравнению с количеством полупроводника. Точный характер полупроводника можно изменить, изменив количество добавляемой «примеси». В полупроводниках p-типа количество дырок намного больше, чем количество термически генерируемых электронов.

  1. Полупроводники p-типа представляют собой нечистые или примесные полупроводники. Трехвалентные атомы легируются собственными полупроводниками для получения полупроводников p-типа.
  2. Концентрация дырок больше, чем концентрация электронов в полупроводниках р-типа. Это означает, что дырки являются основными носителями в полупроводниках p-типа.
  3. Большинство токов в полупроводниках p-типа вызвано движением дырок внутри них. (Как двигаются дырки в полупроводнике?)
  4. Полупроводники p-типа
  5. имеют большую проводимость, чем чистые или собственные полупроводники.
  6. Полупроводник p-типа
  7. ведет себя как собственный полупроводник при очень высокой температуре.

Кремний, легированный бором, кремний, легированный алюминием, германий, легированный бором, и т. д. являются примерами полупроводников p-типа.

Различия между полупроводниками P-типа и N-типа

Полупроводники p-типа и n-типа относятся к внешним полупроводникам. Основным фактором, определяющим различия между полупроводниками p-типа и n-типа, является их легирующий материал. Добавление элементов группы III образует полупроводниковый материал р-типа, или, можно сказать, трехвалентную примесь к чистому (собственному) полупроводнику.Напротив, полупроводниковый материал n-типа формируется путем добавления элементов группы V, то есть пятивалентной примеси, к чистому или собственному полупроводнику.

Также существуют некоторые другие факторы, которые создают существенные различия между полупроводниками p-типа и n-типа, и мы подробно рассмотрим эти различия между полупроводниками p-типа и n-типа. Но прежде чем говорить о различиях между полупроводниками P-типа и N-типа, взгляните на более подробное определение полупроводников, а также полупроводников p-типа и n-типа.

Что такое полупроводник?

Материал, который имеет проводимость между проводником и изолятором, называется полупроводником. Энергетические уровни интерпретируются в терминах зон в зонной теории твердых тел. В соответствии с этой теорией, чтобы материал мог управляться, электроны из валентной зоны должны иметь возможность перемещаться вверх в зону проводимости (обратите внимание, что «подъем» здесь означает не физически электрон, движущийся вверх, а скорее электрон, получающий некоторое количество энергии, связанной с энергиями зоны проводимости).

Согласно теории, металлы, проводящие материалы имеют зонную структуру, в которой валентная зона перекрывается с зоной проводимости. Как следствие, металлы могут легко проводить электричество. В изоляторах ширина запрещенной зоны между валентной зоной и зоной проводимости довольно велика, поэтому электронам трудно попасть в зону проводимости.

Полупроводники, напротив, имеют крошечный зазор между валентной зоной и зоной проводимости. Повышая температуру, можно дать электронам достаточно энергии, чтобы они могли перемещаться из валентной зоны в зону проводимости.Позже электроны могут перейти в зону проводимости, а полупроводник сможет проводить электричество.

Как металлы (проводники), полупроводники и изоляторы наблюдаются в соответствии с зонной теорией твердых тел (Ссылка: pediaa.com )

Собственные полупроводники — это компоненты с четырьмя валентными электронами на атом, т. е. элементы, которые встречаются в «Группе-IV» периодической таблицы, такие как германий (Ge) и кремний (Si). Каждый атом имеет четыре валентных электрона. Каждый из этих валентных электронов может создавать ковалентную связь с одним из валентных электронов в соседнем атоме.

Все валентные электроны включены в ковалентную связь. Строго говоря, это не так: в зависимости от температуры несколько электронов могут «разорвать» свои ковалентные связи и принять участие в проводимости. Однако можно значительно увеличить проводящую способность полупроводника, добавив в полупроводник небольшое количество примеси способом, называемым легированием. Примесь, которая добавляется к собственному полупроводнику, называется примесью. Легированный полупроводник считается внешним полупроводником.

Полупроводник P-типа

Полупроводники P-типа производятся путем легирования собственного полупроводника электроноакцепторным элементом на протяжении всего производства. Термин р-типа относится к положительному заряду дырки. В отличие от полупроводников n-типа , полупроводники p-типа имеют большую концентрацию дырок, чем концентрацию электронов.

В полупроводниках p-типа полости являются основными носителями, а электроны — неосновными.Типичной легирующей примесью p-типа для кремния является алюминий, бор или галлий. Для полупроводников p-типа уровень Ферми находится под собственным уровнем Ферми и лежит ближе к валентной зоне, чем к зоне проводимости.

Давайте взглянем на приведенный ниже рисунок, на котором показано легирование алюминия в материал из чистого кремния:

Формирование полупроводника p-типа (Ссылка: electronicsdesk.com )

Атом алюминия содержит три электрона на своей валентной оболочке.Кроме того, у кремния всего четыре электрона на валентной оболочке. Так, три валентных электрона атома алюминия образуют ковалентные связи с тремя электронами кремния. Тем не менее в этом случае появляется вакансия электрона (или дырки). Трансляция этой дырки в основном отвечает за проводимость в полупроводнике p-типа. Поэтому в данном случае носителями заряда являются дырки, а не электроны.

Давайте посмотрим на диаграмму энергетических уровней полупроводника р-типа:

Диаграмма энергетических уровней полупроводника р-типа (Ссылка: electronicsdesk.com )

Здесь мы можем признать, что уровень Ферми находится вблизи валентной зоны. Из приведенного выше рисунка видно, что между валентной зоной и энергетическим уровнем акцептора существует крошечная разница в энергии. Следовательно, электроны легко дрейфуют на энергетический уровень акцептора, создавая вакансию электронов. Следовательно, делая дырки в валентной зоне.

Полупроводник N-типа

Внешние полупроводники N-типа создаются, когда элементы группы V, такие как фосфор, сурьма, висмут и т. д., легированы до полного полупроводникового кристалла. Они названы так потому, что легирование этих элементов создаст дополнительный электрон в валентной оболочке атома.

На рисунке ниже показано введение элемента фосфора в чистый кремниевый материал:

Формирование полупроводника n-типа (Ссылка: electronicsdesk.com )

Ранее мы поняли, что фосфор состоит из 5 электронов на его валентной оболочке. Когда он легирован чистым кремнием с 4 электронами на валентной оболочке, он образует четыре ковалентные связи.Это вызывает присутствие неограниченного электрона, который может свободно перемещаться в зону проводимости. Этот электрон воспринимается как свободный электрон, и его продвижение повышает проводимость материала.

Давайте посмотрим на диаграмму зон энергий полупроводника N-типа:

Диаграмма уровней энергии полупроводника n-типа (Ссылка: electronicsdesk.com )

Здесь из рисунка видно, что присутствие Уровень Ферми находится вблизи зоны проводимости. Мы можем признать, что между энергетическим уровнем донора и зоной проводимости существует небольшая разница в энергии.Таким образом, электронам требуется меньше энергии, чтобы достичь зоны проводимости.

Ключевые различия между полупроводниками P-типа и N-типа

Далее мы перечислили основные различия между полупроводниками p-типа и n-типа:

  1. Полупроводник p-типа создается, когда элементы группы III легированы до полного полупроводникового материала. Напротив, полупроводник n-типа создается, когда элементы группы V легируются в собственный полупроводник.
  2. Поскольку такие компоненты, как галлий, бор, индий и т. д., легируются с образованием полупроводника p-типа; следовательно, он создает дополнительную дырку, также известную как акцепторный атом. Напротив, такие компоненты, как висмут, мышьяк, сурьма и т. д., легируются, чтобы иметь полупроводник n-типа, создавая дополнительный электрон, поэтому также называемый донорным атомом.
  3. Еще один фактор, определяющий критические различия между полупроводниками p-типа и n-типа, заключается в том, что в полупроводниках p-типа дырки являются основными носителями.В то время как в случае полупроводника n-типа электроны ведут себя как основные носители.
  4. Неосновными носителями в случае полупроводника р-типа являются электроны, а в полупроводнике n-типа — дырки.
  5. Проводимость устройства зависит в основном от большинства носителей. Следовательно, в полупроводнике p-типа дырки подвержены проводимости тока. Наоборот, в случае полупроводника n-типа за проводимость тока отвечают электроны.
  6. В случае полупроводника р-типа уровень Ферми оказывается ближе к валентной зоне, чем к зоне проводимости. Напротив, уровень Ферми в случае полупроводника n-типа существует вблизи зоны проводимости.
  7. В случае полупроводникового материала р-типа количество дырок больше, чем электронов. Это при том, что в полупроводниках n-типа концентрация электронов значительнее, чем щели.

Здесь мы упомянули некоторые ключевые различия между полупроводниками p-типа и n-типа.В продолжение мы предлагаем сводную сравнительную таблицу различий между полупроводниками p-типа и n-типа.

Сравнительная таблица

Вот подробная таблица, в которой сравниваются основные различия между полупроводниками p-типа и n-типа.

Заключение

Итак, из вышеприведенного рассмотрения можно сделать вывод, что полупроводник p-типа сокращен из-за того, что это положительные полупроводники из-за дополнительных дырок.Напротив, полупроводники n-типа называются отрицательными полупроводниками из-за наличия дополнительных электронов.

Внешний полупроводник — полупроводник P-типа

Полупроводник P-типа

Когда трехвалентная примесь добавляется к собственному или чистый полупроводник (кремний или германий), то он называется полупроводником р-типа.Трехвалентные примеси такие как бор (B), галлий (G), индий (In), алюминий (Al) и др. называются акцепторными примесями.

Пусть Считаем, трехвалентная примесь бора добавляется к кремнию в виде показано на рисунке ниже. Атом бора имеет три валентности электроны, а кремний имеет четыре валентных электрона. То три валентных электрона каждого атома бора образуют 3 ковалентных связи с тремя соседними атомами кремния.

В четвертой ковалентной связи только атом кремния вносит один вклад валентный электрон, а атом бора не имеет валентности электрон внести свой вклад. Таким образом, четвертая ковалентная связь неполная с недостатком одного электрона. Это отсутствует электрон называется дыркой.

Это показывает, что каждый атом бора принимает один электрон, чтобы заполнить дырку.Поэтому все трехвалентные примеси называются акцепторы. Небольшая добавка примеси (бора) обеспечивает миллионы дыр.

Заряд на полупроводнике р-типа

Так многие думают что полупроводник p-типа имеет большое количество дырок и ток проводимость в основном за счет этих отверстий.Итак, общая электрическая заряд полупроводника р-типа положительный. Но это предположение неправильно. Несмотря на то, что полупроводник p-типа имеет большое количество отверстий, но эти дырки обеспечены трехвалентными атомами, которые электрически нейтральным. Следовательно, полный электрический заряд Полупроводник p-типа также нейтрален.

Проводимость в полупроводнике р-типа

Пусть Рассмотрим полупроводник p-типа, как показано на рисунке ниже.Когда напряжение применяется к полупроводникам p-типа; дыры в валентности полоса перемещается в сторону отрицательного вывода приложенного напряжения. Так же бесплатно электроны движутся к положительному выводу приложенного Напряжение.

В р-типе полупроводник, заселенность дырок в валентной зоне больше, тогда как популяция свободных электронов в проводимости полоса меньше.Таким образом, проводимость тока в основном обусловлена дырки в валентной зоне. Свободные электроны в зоне проводимости составляют небольшой ток. Следовательно, в полупроводнике p-типа дырки называются основными носителями, а свободные электроны называются миноритарными носителями.



полупроводников P-типа | Химия | Фэндом

Полупроводник P-типа (P для Положительный ) получают путем проведения процесса легирования, то есть добавления определенного типа атомов в полупроводник для увеличения количества свободных носителей заряда (в данном случае положительный).

При добавлении легирующего материала он отбирает (принимает) слабо связанные внешние электроны у атомов полупроводника. Этот тип легирующего агента также известен как акцепторный материал , а вакансия, оставленная электроном, известна как дырка .

Целью легирования P-типа является создание большого количества отверстий. В случае кремния трехвалентный атом (обычно из группы IIIA периодической таблицы, такой как бор или алюминий) замещается в кристаллической решетке.В результате отсутствует один электрон в одной из четырех ковалентных связей, нормальных для решетки кремния. Таким образом, легирующий атом может принять электрон от ковалентной связи соседних атомов, чтобы завершить четвертую связь. Такие примеси называются акцепторами. Атом легирующей примеси принимает электрон, что приводит к потере половины одной связи с соседним атомом и образованию «дырки». Каждая дырка связана с соседним отрицательно заряженным ионом легирующей примеси, и в целом полупроводник остается электрически нейтральным.Однако, как только каждая дырка уходит в решетку, один протон в атоме в месте расположения дырки будет «обнажен» и больше не нейтрализуется электроном. По этой причине дырка ведет себя как количество положительного заряда. Когда добавляется достаточно большое количество акцепторных атомов, дырок значительно больше, чем термически возбужденных электронов. Таким образом, дырки являются основными носителями , а электроны являются неосновными носителями в материалах P-типа. Голубые алмазы (тип IIb), которые содержат примеси бора (B), являются примером природного полупроводника P-типа.

В первом приближении достаточно легированные полупроводники P-типа можно рассматривать только как проводящие дырки.

Полупроводники n-типа и p-типа | Nuclear-power.com

В общем, существует два типа легирующих атомов, что приводит к двум типам внешних полупроводников. Эти легирующие примеси, которые вызывают желаемые контролируемые изменения, классифицируются как акцепторы электронов или доноры , а соответствующие легированные полупроводники известны как:

  • полупроводники n-типа.
  • Полупроводники р-типа.

Внешние полупроводники являются компонентами многих распространенных электрических устройств, а также многих детекторов ионизирующего излучения. Для этих целей полупроводниковый диод (устройства, пропускающие ток только в одном направлении) обычно состоит из полупроводников p-типа и n-типа, соединенных друг с другом.

Полупроводники n-типа

Внешний полупроводник, легированный атомами доноров электронов, называется полупроводником n-типа , поскольку большинство носителей заряда в кристалле представляют собой отрицательные электроны.Поскольку кремний является четырехвалентным элементом, нормальная кристаллическая структура содержит 4 ковалентные связи от четырех валентных электронов. В кремнии наиболее распространенными легирующими примесями являются элементы III и V групп. Элементы группы V (пентавалентные) имеют пять валентных электронов, что позволяет им выступать в роли донора. Это означает, что добавление этих пятивалентных примесей, таких как мышьяк, сурьма или фосфор, способствует появлению свободных электронов, что значительно увеличивает проводимость собственного полупроводника. Например, кристалл кремния, легированный бором (группа III), создает полупроводник p-типа, тогда как кристалл, легированный фосфором (группа V), приводит к полупроводнику n-типа.

Электроны проводимости полностью подчинены числу донорных электронов . Следовательно:

Общее число электронов проводимости примерно равно числу донорных узлов, n≈N D .

Зарядовая нейтральность полупроводникового материала сохраняется, поскольку возбужденные донорные центры уравновешивают электроны проводимости. Конечным результатом является то, что количество электронов проводимости увеличивается, а количество дырок уменьшается.Дисбаланс концентрации носителей в соответствующих зонах выражается разным абсолютным числом электронов и дырок. Электроны являются основными носителями, а дырки являются неосновными носителями в материале n-типа.

Полупроводники p-типа

Внешний полупроводник , который был легирован атомами-акцепторами электронов , называется полупроводником p-типа , поскольку большинство носителей заряда в кристалле представляют собой электронные дырки (положительные носители заряда). .Чистый полупроводник кремний представляет собой четырехвалентный элемент , нормальная кристаллическая структура содержит 4 ковалентные связи от четырех валентных электронов. В кремнии наиболее распространенными добавками являются элементы группы III и группы V . Все элементы группы III (трехвалентные) содержат три валентных электрона, что заставляет их действовать как акцепторы при легировании кремния. Когда атом-акцептор замещает четырехвалентный атом кремния в кристалле, создается вакантное состояние (электронная дырка).Электронная дыра (часто называемая просто дыркой) — это отсутствие электрона в положении, в котором он мог бы существовать в атоме или атомной решетке. Это один из двух типов носителей заряда, ответственных за создание электрического тока в полупроводниковых материалах. Эти положительно заряженные дырки могут перемещаться от атома к атому в полупроводниковых материалах по мере того, как электроны покидают свои позиции. Добавление трехвалентных примесей, таких как бор , алюминий или галлий , к собственному полупроводнику создает эти положительные электронные дырки в структуре.Например, кристалл кремния, легированный бором (группа III), создает полупроводник p-типа, тогда как кристалл, легированный фосфором (группа V), приводит к полупроводнику n-типа.

Количество электронных дырок полностью определяется количеством акцепторных сайтов. Следовательно:

Общее количество дырок примерно равно количеству донорных сайтов, p ≈ N A .

Зарядовая нейтральность этого полупроводникового материала также сохраняется.Конечным результатом является то, что количество электронных дырок увеличивается, а количество электронов проводимости уменьшается. Дисбаланс концентрации носителей в соответствующих зонах выражается разным абсолютным числом электронов и дырок. Электронные дырки являются основными носителями , тогда как электроны являются неосновными носителями в материале p-типа.

Разница между полупроводниками P-типа и N-типа

Основное различие между полупроводниками P-типа и N-типа заключается в том, что полупроводник n-типа имеет избыток отрицательно заряженных носителей.В полупроводнике р-типа имеется избыток положительно заряженных носителей (дырок, которые можно рассматривать как отсутствие электрона).

Разница между полупроводниками n-типа и p-типа

В зависимости от типа используемого легирующего материала

, внешние полупроводники могут быть дополнительно подразделены на

разница между P-типом и N-типом

на два класса:

  1. Полупроводники N-типа
  2. Полупроводники P-типа

Полупроводники N-типа

Этот тип полупроводника получается, когда пятивалентный материал, такой как сурьма (Sb), добавляется к кристаллу чистого германия.

Каждый атом сурьмы образует ковалентные связи с окружающими четырьмя атомами германия с помощью четырех из пяти своих электронов. Пятая с электроном лишняя и слабо связана с атомом сурьмы. Следовательно, его можно легко вывести из валентной зоны в зону проводимости приложением электрического поля или увеличением его тепловой энергии.

Таким образом, практически каждый атом сурьмы, введенный в решетку германия, вносит один электрон проводимости, не создавая положительной дырки.Сурьма называется донорной примесью и делает чистый германий внешним полупроводником N-типа (N для отрицательного ) и с N в отрицательном носителе заряда.

В дополнение к электронам и дыркам, присущим германию, добавление сурьмы значительно увеличивает количество электронов проводимости.

Следовательно, концентрация электронов в зоне проводимости повышена и превышает концентрацию дырок в валентной зоне. Из-за этого уровень Ферми смещается вверх к дну зоны проводимости.

С точки зрения энергетических уровней пятый электрон сурьмы имеет энергетический уровень (называемый донорным уровнем) чуть ниже зоны проводимости. Обычно донорный уровень для кремния составляет 0,054 эВ. Из приведенного выше описания видно, что в полупроводнике N-типа , электроны являются основными носителями, в то время как дырки составляют неосновные носители.

Полупроводники Р-типа

Этот тип полупроводника получается, когда следы трехвалентной примеси, такой как бор (B), добавляются к кристаллу чистого германия.
В этом случае три валентных электрона атома бора образуют ковалентные связи с четырьмя окружающими атомами германия, но одна связь остается незавершенной и дает начало дырке.
Таким образом, бор, который называется акцепторной примесью, вызывает в кристалле германия столько положительных дырок, сколько имеется атомов бора, тем самым образуя внешний полупроводник P-типа (P для положительного ).
В качестве помощи для запоминания учащийся должен связать букву P в слове акцептор с буквой P в слове внешний полупроводник p-типа и с буквой P в слове положительный носитель заряда.

В полупроводнике этого типа проводимость осуществляется посредством дырок в валентной зоне. Соответственно, дырки образуют основные носители, тогда как электроны составляют неосновные носители. Поскольку концентрация дырок в валентной зоне больше концентрации электронов в зоне проводимости, уровень Ферми смещается ближе к валентной зоне.

Акцепторный уровень находится непосредственно над уровнем Ферми. Проводимость осуществляется посредством движения в верхней части валентной зоны, причем акцепторный уровень легко принимает электроны из валентной зоны.

Для связанных тем посетите нашу страницу: Электроника

Если вас интересует видеоконтент, то посмотрите видео:

Тип N по сравнению с типом P

Полупроводники типа N и типа P

Полупроводниковые материалы плохо проводят ток и имеют ограниченную ценность в своем собственном состоянии. Это связано с ограниченным количеством свободных электронов в зоне проводимости и дырок в валентной зоне. Собственный кремний (или германий) необходимо модифицировать, увеличив количество свободных электронов или дырок, чтобы увеличить его проводимость и сделать его пригодным для использования в электронных устройствах.Это делается путем добавления примесей к внутреннему материалу. Два типа внешних (нечистых) полупроводниковых материалов, n-типа и p-типа, являются ключевыми строительными блоками для большинства типов электронных устройств.

Поскольку полупроводники, как правило, являются плохими проводниками, их проводимость можно резко увеличить за счет контролируемого добавления примесей к собственному (чистому) фосфору. Этот процесс, называемый легированием, увеличивает количество носителей тока (электронов или дырок). Двумя категориями примесей являются n-тип и p-тип.

Полупроводник N-типа

Для увеличения числа электронов зоны проводимости в собственном кремнии добавляют пятивалентные примесные атомы. Это атомы с пятью валентными электронами, такие как мышьяк (As), фосфор (P), висмут (Bi) и сурьма (Sb).

Как показано на рисунке ниже, каждый пятивалентный атом (в данном случае сурьмы) образует ковалентные связи с четырьмя соседними атомами кремния. Четыре валентных электрона атома сурьмы используются для образования ковалентных связей с атомами кремния, оставляя один дополнительный электрон.Этот дополнительный электрон становится электроном проводимости, потому что он не участвует в образовании связи. Поскольку пятивалентный атом отдает электрон, его часто называют атомом-донором. Количество электронов проводимости можно тщательно контролировать с помощью количества примесных атомов, добавленных к кремнию. Электрон проводимости, созданный в результате этого процесса легирования, не оставляет дырки в валентной зоне, потому что его количество превышает количество, необходимое для заполнения валентной зоны.

Рис. Пятивалентный атом примеси в кристаллической структуре кремния.В центре показан примесный атом сурьмы (Sb). Дополнительный электрон от атома Sb становится свободным электроном.

Основные и второстепенные носители Поскольку большинство носителей тока представляют собой электроны, кремний (или германий), легированный пятивалентными атомами, является полупроводником n-типа (n обозначает отрицательный заряд электрона). Электроны называются основными носителями в материале n-типа. Хотя большинство носителей тока в материале n-типа представляют собой электроны, есть также несколько дырок, которые образуются при термической генерации электронно-дырочных пар.Эти дырки не образуются за счет добавления пятивалентных атомов примеси. Дырки в материале n-типа называются неосновными носителями.

Полупроводник Р-типа

Для увеличения количества дырок в собственном кремнии добавляют трехвалентные примесные атомы. Это атомы с тремя валентными электронами, такие как бор (B), индий (In) и галлий (Ga). Как показано на рисунке ниже, каждый трехвалентный атом (в данном случае бора) образует ковалентные связи с четырьмя соседними атомами кремния.Все три валентных электрона атома бора используются в ковалентных связях; и, поскольку требуется четыре электрона, при добавлении каждого трехвалентного атома образуется дырка. Поскольку трехвалентный атом может принимать электрон, его часто называют атомом-акцептором. Количество дырок можно тщательно контролировать по количеству трехвалентных примесных атомов, добавленных к кремнию. Дырка, созданная в результате этого процесса легирования, не сопровождается (свободным) электроном проводимости.

Рис: Трехвалентный примесный атом в структуре кристалла кремния.В центре показан примесный атом бора (B).

Основные и неосновные носители Поскольку большинство носителей тока представляют собой дырки, кремний (или германий), легированный трехвалентными атомами, называется полупроводником p-типа. Отверстия являются основными носителями в материале р-типа. Хотя большинство носителей тока в материале p-типа являются дырками, есть также несколько электронов зоны проводимости, которые создаются при термической генерации пар электрон-дырка.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.