Собственные электрические

Введение фосфора в пленки a-Si: H усиливает их электронную электропроводность: ее абсолютные значения возрастают от 10~9 до 10~2 Ом" 1 • см"1. Иная картина наблюдается при введении бора. С увеличением содержания диборана в силане электропроводность пленок сначала уменьшается. При содержании 10~3 — 10~* частей диборана наименьшая электропроводность пленок становится около 10"11 Ом"1 • см""1, т. е. материал превращается в собственный полупроводник. При дальнейшем увеличении содержания диборана происходит переход к дырочной (р-типа) электропроводности, которая возрастает вплоть до 10~2 Ом""1 • см"1.

Рассмотрим наиболее простой случай распределения электронов для идеального беспримесного кристалла полупроводника (собственный полупроводник) при температуре абсолютного нуля (О К). Как отмечалось выше, при этом все энергетические уровни в валентной зоне будут заполнены, а все уровни зоны проводимости окажутся свободными. Это состояние можно охарактеризовать, используя понятия теории вероятности. Мы знаем, что при температуре абсолютного нуля электрон не может при всех условиях находиться в зоне проводимости. Это означает, что все уровни валентной зоны заняты электронами. Другими словами, вероятность того, что все уровни валентной зоны будут заняты электронами, равна 100%, т. е. превращается в достоверность. В теории вероятности достоверное событие обозначается 1. В то же время вероятность, что тот или иной уровень валентной зоны лишится своего электрона и превратится в дырку, равна 0.

Концентрации свободных электронов и дырок в собственном полупроводнике равны: n-i = pt. Добавление примесей в собственный полупроводник сопровождается увеличением концентрации одного типа носителей при одновременном уменьшении концентрации другого типа носителей. Этот процесс описывается соотношением пр — nl = р*, т. е. произведение концентрации дырок на концентрацию электронов в данном полупроводнике при данной температуре является постоянной величиной, которая не зависит от величины и типа примеси.

Рассмотрим собственный полупроводник. При температуре Т — О К все энергетические уровни валентной зоны заполнены электронами, а уровни зоны проводимости — свободны. С повышением температуры некоторое количество электронов покидает валентную зону и переходит в зону проводимости. Распределение электронов и дырок по энергиям в твердом теле описывается статистикой Ферми — Дирака. Согласно этой статистике вероятность того, что состояние с некоторой энергией <§ при температуре Т будет занято электроном, определяется функцией Ферми — Дирака:

Рассмотрим собственный полупроводник. При температуре Т=0 К все энергетические уровни валентной зоны заполнены электронами, а уровни зоны проводимости - свободны. С повышением температуры некоторое количество электронов покидает валентную зону и переходит в зону проводимости. Распределение электронов и дырок по энергиям в твердом теле описывается статистикой Ферми - Дирака. Согласно этой статистике вероятность того, что состояние с некоторой энергией W при температуре Т будет занято электроном, определяется функцией Ферми - Дирака:

б) Собственный полупроводник, легированный элементом V группы, является материалом л-типа.

где тоб объемное время жизни неравновесных носителей заряда; т„оа — поверхностное время жизни неравновесных носителей заряда. Объемное время жизни уменьшается с ростом плотности дефектов решетки. Увеличение концентрации примесей в полупроводнике также; уменьшает тоб. Максимальное значение тоб имеет собственный полупроводник.

Собственный полупроводник — это полупроводник без донорных и акцепторных примесей или с концентрацией примеси настолько малой, что она не оказывает существенного влияния на удельную проводимость полупроводника. В собственном полупроводнике при температуре абсолютного нуля отсутствуют носители заряда, так как валентная зона полностью занята электронами (там нет дырок), а в зоне проводимости нет электронов.

Собственный полупроводник 13

(8.5) Суммарная плотность тока через собственный полупроводник

Переходы типа p-i; n-i; p+-p и п+-п. На PPIC. 10-7 показаны энергетическая диаграмма и изменение концентраций в области запирающего слоя p-i перехода. При контакте таких полупроводников в результате разности концентраций (рр > pi и п{ > пр) возникает диффузия дырок в собственный полупроводник и электронов — в р-полупроводник. Разность потенциалов на переходе образуется замечет ионов акцепторов в р-полупроводнике и, в отличие от обычного р-п перехода, дырок в собственном полупроводнике. Запирающий слой простирается большей частью в область собственного полупроводника, так как его удельное сопротивление выше.

При подведении к кварцевой пластинке переменного напряжения она совершает механические колебания, частота которых зависит только от размеров и вида выреза пластинки. Поскольку размеры пластинки постоянны, то и частота колебаний постоянна. Механические колебания кварца в свою очередь вызывают собственные электрические колебания. Когда собственная частота кварца совпадает с частотой приложенного к пластине напряжения, наступает явление резонанса и механические колебания достигают максимального значения. Добротность кварцевого резонатора QKB достигает значений (2 4- 6) 10е, чего невозможно достичь в контуре с сосредоточенными параметрами.

1. Как Вы думаете, почему возникают собственные электрические шумы в контактных прерывателях-модуляторах?

Параметры определяют свойства элементов поглощать энергию из электрической цепи и преобразовывать ее в другие виды энергии (необратимые процессы), а также создавать собственные электрические или магнитные поля, в которых энергия способна накапливаться и при определенных условиях возвращаться в электрическую цепь. Элементы электрической цепи постоянного тока задаются только одним параметром — сопротивлением. Сопротивление определяет свойство элемента поглощать энергию из электрической цепи и преобразовывать ее в другие виды энергии.

В тех случаях, когда собственные частоты электромеханического момента и механической системы совпадают, в результате их взаимодействия на этой частоте возникают незатухающие механические и электрические колебания. Механические крутильные колебания ротора генератора вызывают электрические колебания тока и напряжения в цепях статора, которые, в свою очередь, усиливают собственные электрические колебания в сети.

Глава XX. Собственные электрические колебания...........515

§ 231. Собственные электрические колебания (515). — § 232. Затухание колебаний (518). — § 233. Уравнение собственных электрических колебаний. Колебания в отсутствии затухания (521). — § 234. Колебания при наличии затухания (523). — § 235. Поддержание колебаний. Искровой контур (527). — § 236. Автоколебательные системы (528). — § 237. Использование отрицательных сопротивлений (530). — § 238. Ламповые генераторы. Обратная связь (532). — § 239. Условие самовозбуждения (534). — § 240. Релаксационные колебания (536).

ГЛАВА XX СОБСТВЕННЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ КОЛЕБАНИЯ

§ 231. Собственные электрические колебания

СОБСТВЕННЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ КОЛЕБАНИЯ

§ 231] СОБСТВЕННЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ КОЛЕБАНИЯ 517

51 8 СОБСТВЕННЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ КОЛЕБАНИЯ [гл. XX