Образования свободных

общего и профессионального образования Российской Федерации (России), ниже следует наименование университета "Уфимский государственный нефтяной технический университет". Надпись выполняется шрифтом размером в соответствии с ГОСТ 2.304.

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Допущено Министерством образования Российской Федерации в качестве учебника

Допущено Министерством образования Российской Федерации

МИНИСТЕРСТВО ОБЩЕГО И ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Рекомендовано Министерством общего и профессионального образования Российской Федерации в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений

Рекомендовано Министерством общего и профессионального образования Российской Федерации в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений

Рекомендовано Министерством общего и профессионального образования Российской Федерации в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений

Рекомендовано Министерством образования Российской Федерации в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений

Рекомендовано Министерством образования Российской Федерации в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений

Рекомендовано Министерством образования Российской Федерации в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений

яние на электропроводность полупроводника. На 1.5, а, в, д схематически представлены процессы образования свободных носителей заряда, способных участвовать в электропроводности, в собственном и примесном кремнии, эти же процессы показаны и на энергетических диаграммах

При температуре абсолютного нуля все валентные электроны в кремнии связаны. При повышении температуры часть валентных электронов приобретает тепловую энергию, достаточную для разрыва кова-лентной связи, т.е. для отрыва от пары атомов кремния. Оторвавшийся электрон способен свободно перемещаться по кристаллу, т.е. становится свободным носителем заряда ( 3). 8 результате образования свободных носителей заряда кристалл кремния приобретает свойство электропроводности.

Рассмотрим примесные полупроводники. Содержащиеся в них примесные атомы могут оказывать существенное влияние на электропроводность полупроводника. На 3.5, а, в, д схематически представлены процессы образования свободных носителей заряда, способных участвовать в электропроводности, в собственном и примесном кремнии, эти же процессы показаны и на энергетических диаграммах ( 3.5, б, г, е). Для кремния характерны примеси замещения, т. е. атомы примеси заменяют атомы кремния в узлах кристаллической решетки.

48. Этой буквой обозначают полевой транзистор. 49. Транзисторы широко используют для усиления сигналов по мощности. 50. Правильно, тиристоры обычно рассчитаны на большие токи. 51. Планетарная модель атомов находит широкое применение. 52. Правильно, кубический корень из 22 примерно равен 5. 53. Правильно, 1 А=10~'° м. 54. Электромагнитное поле проявляет и волновые свойства. 55. Учтите, что длина волны тем больше, чем легче частица. 56. Правильно. Эта особенность микромира не имеет аналогов. 57. Атом может поглотить и несколько квантов энергии. 58. Правильно. Этот номер называют главным квантовым числом. 59. Вы ошиблись в вычислениях. 60. Разшцг. зависит также от материала кристалла. 61. Правильно, электроны в валентной зоне могут переходить с одного подуровня на другой 62. Учтите, что при переходе электрона образуется дырка. 63. ЕСТЬ И Другие механизмы образования свободных носителей заряда. 61. С увеличением температуры длина свободного пробега уменьшается, 65. Правильно, примесные зоны располагаются вблизи основных зон. 66. Эта зона располагается вблизи зоны проводимости. 67. Примесные зоны никогда не располагаются выше зоны проводимости. 68. Правильно, примесные зоны располагаются вблизи валентных зон. 69. В кристалле германия с примесью индия свободны дырки. 70. Учтите, что, диффундируя, электроны «обнажают» положительные ионы. 71. Правильно, р-л-переход включен в пряг/ом направлении. 72. Электрический пробой не разрушает кристалл. 73. Правильно. 74. Правильно. Малая емкость особенно нужна в высокочастотных схемах. 75. Примесь должна быть донорной. 76. Укажите более важную цель. 77. Правильно, плоскостные--при низких частотах, точечные— при высоких. 78. В режиме пробоя работают стабилитроны.

высокой энергии кроме образования свободных носителей заряда в полупроводнике могут происходить и нежелательные процессы. Так, атомы крис-е р-типа таллической решетки могут быть сме-

при атмосферном давлении требуется приложить напряжение не менее 30 кВ). Для того чтобы воздушный промежуток стал проводником, необходимо создать в нем определенную концентрацию заряженных частиц — отрицательных, в основном свободных электронов, и положительных — ионов. Процесс отделения от нейтральной частицы одного или нескольких электронов и образования свободных электронов и положительно заряженных частиц — ионов называется ионизацией.

В основе электрических явлений в полупроводниковых приборах лежат процессы движения свободных носителей электрических зарядов — частиц, не связанных с отдельными атомами и способных свободно перемещаться в кристаллической структуре. В полупроводниках свободные носители: зарядов могут образоваться в результате разрыва валентных связей и отделения от атомов полупроводника валентных электронов либо в результате ионизации атомов примесей. Процессы образования свободных частиц называют генерацией свободных носителей заряда, а процессы возвращения свободных частиц в связанное состояние — рекомбинацией.

Виды генерации и рекомбинации свободных носителей. Процессы образования свободных носителей зарядов требуют затраты некоторой энергии, необходимой для «освобождения» частиц из связанного состояния. Эта энергия.может быть сообщена кристаллу в различной форме: в виде тепла (тепловая генерация), кинетической энергии движущихся частиц (ударная генерация или UOHU-зация), энергии электрического поля (полевая генерация или ионизация), энергии фотонов при облучении светом (световая генерация) и др.

При монополярной генерации поглощение кванта света сопровождается ионизацией примесных атомов. Энергия поглощаемого фотона при этом должна быть: hv ^ &Еп или hv ^ AEa. Примеси с мелко залегающими уровнями при комнатной температуре почти полностью ионизированы. Поэтому монополярная генерация при примесном поглощении квантов света имеет существенное значение лишь при наличии относительно глубоко залегающих примесей. _ Более подробно поглощение света полупроводниками и возникающие при этом процессы образования свободных носителей заряда рассматриваются в гл. 14.

Характер образования свободных носителей тока в полупроводниках сильно меняется при введении в полупроводник примесей других веществ. При этом, как уже указывалось, в запрещенной зоне появляются примесные уровни. Если они располагаются вблизи свободной зоны, то образующие их лримеси называются донорами, а сами уровни — донорными. Если энергетический зазор

При 7=^=0 К под влиянием тепловых колебаний атомов небольшое число электронов из валентной зоны переходит в зону проводимости, а в валентной зоне появляется столько же незанятых уровней энергии. Движение совокупности большого числа электронов почти полностью занятой валентной зоны эквивалентно движению положительно заряженных частиц — дырок, число которых равно числу не занятых электронами энергетических уровней. Дырки наряду с электронами зоны проводимости являются свобод ными носителями зарядов. Процесс одновременного образования свободных электронов и дырок под действием тепловых колебаний атомов называется тепловой генерацией электронно-дырочных пар.