Примесни полупроводници – основни свойства. Температурна зависимост на примесна проводимост.
1. Видове примесни ПП: полупроводников материал, със значително количество строго контролирани примеси.
а) Донорови ПП: примеси, които увеличават електроните в СЗ. Wд – ниво на донорите, ∆Wд – енергията необходима електроните да станат свободни (енергията на йонизация на доноровите примеси). ∆Wд>∆Wд → В доноровите ПП концентрацията на електрони е по-голяма от дупките (n>p). Доноровите ПП се наричат NПП.
б) акцепторни ПП (PПП) – имат акцепторни примеси, т.е. увеличават концентрацията на дупките във ВЗ. ∆WА – енергията необходима за преминаване на електрони от ВЗ (енергия на йонизация). WА – акцепторно ниво. ∆WА<∆W, p>n.
2. Разпределение на Ферми – разпределението за примесните ПП не е симетрично спрямо средата на забранената зона.За NПП нивото е изместено към СЗ, а за PПП към ВЗ. В примесните ПП имаме основни и неосновни токоносители. За NПП основни токоносители са електроните, а за PПП – дупките. Основните токоносители в NПП се дават с n≈√NдNc.exp(-∆Wд/2kT); p≈√NANB.exp(-∆WA/2kT). Nд – концентрация на донорните примеси, NA – концентрация на акцепторните примеси.
3. Температурна зависимост на примесната проводимост – σ=neμn+peμp, за NПП → σ≈neμn, за PПП → σ≈peμp. Намаляването на проводимостта при повишаване на температурата в областта на изтощени примеси, се дължи на намаляването на подвижността на токоносителите.
Методи за определяне на типа на проводимостта на полупроводниците. Ефект на Хол.
Ефект на Хол – образецът от полупроводников материал от донорен тип е поставен в магнитно поле с индукция By и през него протича ток с плътност Jx. Под влияние на магнитното поле движещите се свободни заряди се отклоняват към една от страничните стени на образеца и по този начин възниква напречно електродвижещо напрежение с интензитет Ez1. Полученото поле с интензитет Ez се нарича поле на Хол и интензитетът се означава с Ez=Eн. Отклоняващата сила FL, която въздейства върху движещите се свободни електрони, се нарича Лоренцова сила и се изчислява по израза FL=qByvx=eByvx, където q=e е зарядът на електрона, By- индукцията на магнитното поле, vx - скоростта на движение на електроните. vx=Exμe, μe- подвижността на електроните. → FL=eByExμe. Силата FL се уравновесява от силата еEн → eByExμe=еEн, μe=Eн/ByEx. RH – Коефициент на Хол → Jx=σEx=neμeEx, където σ=neμe е специфичната проводимост, n- концентрацията на основните токоносители, μe- подвижността на електроните. Eн=μeByEx=Jx/neEx.ByEx=RHJxB, където RH=1/ne. За образец от Р-тип, за който Eн е насочен обратно в сравнение с образец от N–тип, коеф. На Хол → RH=1/pe. RH=Eн/ByEx
