Физични основи на слънчевите клетки
Примесна проводимост на полупроводници
Изтегляне 2.28 Mb.
|
| Примесна проводимост на полупроводници
Добавянето на примеси в полупроводник влияе силно на електричните свойства. Под примеси се разбират, както атоми или йони на други елементи, така и различен вид дефекти и изкривявания в кристалната решетка: празни възли, измествания, възникващи при деформация на кристала, дислокация, пукнатини и др. Примесите внасят допълнителни изменения в периодичното поле на кристала и влияят на поведението и енергийното състояние на електроните. Ако в основна кристална решетка на полупроводник се добавят примеси атоми, и то независимо от това къде тези атоми се примесни атоми, и разполагат в кристала възникват допълнителни енергийни нива, разположени в забранената зона и наречени примесни, местни енергийни нива. При лигиране на силиций с пет-валентен фосфор (P), четири от електроните на фосфора влизат в химична връзка със съседните атоми, а петият не може да образува валентна връзка, този излишен електрон е по-слабо свързан с ядрото и лесно може да се приведе в проводимата зона. Енергията на "излишните" примесни електрони е малко по- малка, отколкото енергията, съответствуваща на долната граница на зоната на проводимост на полупроводника. Тези нива, запълнени с известен брой електрони се наричат донорни, а атомите доставящи "излишните" електрони в решетката се наричат донори, фиг.9.20. Фиг. 9.19 Легиране на силиций с Фиг. 9.20 Донорни нива 5-валентен фосфор(P) на полупроводник с n-проводимост За превеждане на електроните от донорните нива в проводимата зона е необходима незначителна енергия ЕD на активация, която Може да се получи при топлинно възбуждане. Такива полупроводници са от n-тип с електронна проводимост. При легиране на силиций с три-валентен Бор се получава полупроводник от р-тип с дупчеста проводимост, фиг 9.21. С нарастване на температурата примесният полупроводник става при по- високи примеси - собственно чист. При полупроводници от n-тип, основните токови носители са електрони в зоната на проводимост, а неосновни - дупки във валентната зона. При полупроводници от р-тип, основните токови носители са неосновни са електрони в проводима зона. Влиянието на температурата върху нивото на ферми има сложен характер, който е различен за n- и р- типове примеси полупроводници, фиг.9.22 За полупроводници n- тип, нивото на Ферми с увеличаване на температурата, намалява и се стреми към Eg/2, като се осъществява преход към собствена проводимост на полупроводника при достатъчно високи температури. За полупроводници р- тип, нивото на Ферми расте и се стреми отново към Еg/2 с аналогичен преход, проводимост при високи температури. Фиг. 9.21 Акцепторни нива на полупроводник с p-проводимост Фиг. 9.22 Нива на Ферми в зависимост от температурата Изтегляне 2.28 Mb. Сподели с приятели:
|