Учебно-методический комплекс Для управления электрическими свойствами полупроводников в них специально вводят примеси

Донорный полупроводник

• Введение донорной примеси приводит к увеличению концентрации электронов (при её ионизации) и, соответственно, к смещению уровня Ферми к зоне проводимости (чем он ближе к ней, тем больше концентрация электронов).

Уравнение электронейтральности

• Для собственного полупроводника:

• Если в полупроводнике присутствуют как донорная, так и акцепторная примесь

• ;

• В невырожденном донорном полупроводнике при температуре абсолютного нуля уровень Ферми находится посередине между дном зоны проводимости и уровнем донорной примеси. При повышении температуры уровень Ферми стремится к середине запрещенной зоны

Зависимость положения уровня Ферми от температуры в полупроводнике n-типа

Заполнение электронами зоны проводимости в невырожденном полупроводнике n-типа

Функция Ферми-Дирака для примесных полупроводников

Положение уровня Ферми и концентрация носителей заряда для донорного полупроводника

Концентрация носителей заряда в легированном полупроводнике

Зависимость концентрации электронов от температуры в полупроводнике n-типа

• В области температур между Ti и Ts (при температурах, близких к комнатной) можно легко рассчитать концентрацию неосновных носителей заряда

Акцепторный полупроводник

Акцепторный полупроводник

• Энергия ионизации акцепторов Ea<, и при комнатной температуре акцепторная примесь ионизованна, поэтому такие полупроводники и называют полупроводниками p-типа, а дырки – основными носителями заряда. Электроны в полупроводнике p-типа являются неосновными носителями. Введение акцепторной примеси приводит к смещению уровня Ферми к валентной зоне.

Уровень Ферми в акцепторном полупроводнике

• (6.3)

• (6.4)

Зависимость положения уровня Ферми от температуры в акцепторном полупроводнике