Равновесной концентрации

где 80 — диэлектрическая постоянная; е — относительная диэлектрическая постоянная; п0 — равновесная концентрация носителей (электронов или дырок) в полупроводнике за пределами области объемного заряда; q — заряд электрона.

Применяют в основном два способа газовой диффузии: проводник перед нагреванием запаивают в ампуле с газом вместе с некоторым количеством примеси или диффундирующий пар пропускают вдоль образца в потоке инертного газа. Молекулы пара будут адсорбированы всеми поверхностями, в том числе и поверхностью пластины, а при достаточно большой температуре будут диффундировать вглубь. Равновесная концентрация пропорциональна давлению пара, поэтому управление поверхностной концентрацией осуществляют, контролируя давление пара.

= /гпоехр[ —^Ц^] . ГДе «по — равновесная концентрация

6.86. В полупроводниковом кристалле под действием света образуется равномерно распределенная избыточная концентрация носителей заряда А«. Равновесная концентрация неосновных носителей заряда составляет 2,5 X X Ю20 м~3, а начальная скорость уменьшения концентрации^ равна 2,8- Ю24 с~'. Определить: а) время жизни неосновных носителей заряда; б) значение An через 2 мс после выключения источника света.

Поскольку равновесная концентрация неосновных носителей заряда согласно условию задачи An (0) =2,5-1020 м-3, находим, что время жизни неосновных носителей заряда

где poo — равновесная концентрация дырок в базе на границе с эмиттерным переходом; U — напряжение эмиттер — база; Lp — диффузионная длина дырок. Каковы другие составляющие тока базы?

где Про — равновесная концентрация неосновных носителей заряда — электронов в базовой области.

Так как под влиянием гидроксилов поверхность поляризуется, свободные носители заряда в полупроводнике в зависимости от их знака или притягиваются к границе раздела полупроводник — электролит, или отталкиваются от нее. Вблизи границы в полупроводнике устанавливается равновесная концентрация носителей заряда и формируется слой объемного заряда 1. Таким образом создается структура типа гетеро-фазного p-n-перехода, положительная область которого находится в полупроводнике, а отрицательная — в пограничном слое электролита.

2.2. РАВНОВЕСНАЯ КОНЦЕНТРАЦИЯ НОСИТЕЛЕЙ

2.2. Равновесная концентрация носителей........... J4

2.3. Неравновесная концентрация носителей.......... 1.9

Дырки, инжектированные в базу, будут продвигаться за счет диффузии в сторону коллекторного перехода и там, подхваченные электрическим полем источника э. д. с. Ек6, пройдут через коллекторный переход в коллектор и затем 'будут дрейфовать к омическому контакту коллектора, как показано стрелками на 3.23, в. Свободные электроны из внешней цепи проникнут через омический контакт в коллектор и нейтрализуют заряды «избыточных» дырок, прошедших через коллекторный переход, восстановив путем рекомбинации электрическое равновесие в области коллектора. При электрическом равновесии сумма зарядов дырок равна сумме зарядов свободных электронов, являющихся неосновными носителями тока в коллекторе, и отрицательных ионов акцепторной примеси, не связанных с положительными ионами донорной примеси полем барьера. Инжек-ция дырок из эмиттера в базу должна компенсироваться уходом такого же числа свободных электронов (за вычетом электронов, инжектированных из базы) во внешнюю цепь через омический контакт эмиттера для восстановления равновесной концентрации дырок в эмиттере.

Уровнем инжекции 8 называется отношение концентрации избыточных неосновных носителей заряда к равновесной концентрации основных носителей ( 2.22, в):

7.13. Для германиевого р-гг-перехода предыдущей задачи вычислить: а) концентрацию дырок на границе обедненного носителями заряда слоя и материала n-типа, если на переход подаются прямые и обратные напряжения 25, 50 и 100 мВ; б) прямое напряжение, при котором концентрация инжектированных дырок составляет 10% равновесной концентрации электронов; в) удельную проводимость на границе обедненного носителями заряда слоя в этом случае.

Здесь н/тн представляет собой скорость рекомбинации и зависит от мгновенного значения избыточной концентрации носителей заряда, а п()/тн — скорость генерации носителей заряда, которая зависит от равновесной концентрации носителей заряда. Величина т„ является временем жизни избыточных носителей, одинаковым для электронов и дырок и близким к времени жизни неосновных носителей. Зная время т„, можно определить среднее расстояние, которое проходят носители заряда. Оно называется диффузионной длиной L. Так, для электронов

Среднее время существования свободного электрона и дырки называется объемным временем жизни носителей и обозначается соответственно через т„ и ip. Для собственного полупроводника т„=тр = т,, если соблюдается условие равновесной концентрации, т. е. m = pi. За время своего существования электрон или дырка

Выведем формулу для равновесной концентрации носителей примесного полупроводника Для полупроводника донорного типа примесных атомов будет намного больше, чем ионизированных атомов чистого полупроводника, т. е. Л^я»/г,-.

Замечательное свойство примесных полупроводников в условиях равновесной концентрации носителей состоит в том, что при данной температуре выражение (2.6) имеет постоянное числовое значение. Из (2.6) можно определить равновесную концентрацию дырок в примесном полупроводнике п-типа

Рассмотренные состояния полупроводников (чистого w примесного) — состояния равновесной концентрации — соответствовали условию термодинамического равновесия, характеризуемого равенством числа пар электрон-дырка, полученных от генерации, числу

5. Напишите условие равновесной концентрации для чистого и примесного полупроводников; что называется равновесной концентрацией?

Рассмотрим образование р-п перехода при равновесной концентрации носителей. Допустим, что имеется два примесных полупроводника ( 3.4), один n-типа, другой р-типа проводимости. Состав акцепторных и донорных примесей в них пусть будет одинаков, т. е. Na = Na. Сблизим их до непосредственного контакта одного с другим.

% (ат.); F — площадь контакта расплава с паровой фазой, см2; а —коэффициент испарения {взаимодействия), см/с. Анализ уравнения (3.27) показывает, что для ускорения процесса синтеза необходимо, во-первых, повышать давление пара летучего компонента над расплавом, т. е. повышать значение равновесной концентрации Ср, во-вторых, увеличивать площадь контакта расплава с паровой фазой и, в-третьих, повышать коэффициент испарения (взаимодействия), что достигается в первую очередь перемешиванием расплава.