Провідність напівпровідників, обумовлена домішками, називається примесной провідність, а самі напівпровідники - домішковими напівпровідниками. Домішкових провідність обумовлена домішками. а також дефектами типу надлишкових атомів. тепло-вимі і механічними дефектами. Наявність в напівпровіднику домішки істотно змінює його провідність. Наприклад, при введенні в кремній приблизно 0,001 ат.% Бору його провідність збільшується приблизно в 106 раз.Такімобразом, при збільшенні сумарного обсягу домішок ніяк не може зменшити провідність полупроводніка.Прімесная провідність у багато разів перевищує власну 26) Поясніть, чи може провідність напівпровідника зменшуватися при збільшенні сумарного змісту домішкових атомів?
27) У ідеально компенсувати полупроводнике концентрація електронів дорівнює концентрації дірок. Чи можна вважати, що при всіх температурах питомий опір такого напівпровідника дорівнює власному питомому опору? Пояснити свою відповідь.
Ідеально скомпенсований напівпровідник - це домішковий напівпровідник, який містить домішки різних типів і в якому при певній температурі, концентрації основних і неосновних носіїв заряду рівні.
Розглянемо наприклад: якщо ми знаходимося на ділянці виснаження домішки, то концентрація основних носіїв заряду практично не змінюється, а концентрація неосновних носіїв заряду буде рости, отже, питомий опір такого напівпровідника не дорівнюватиме власним питомому опору при всіх температурах.
28) Поясніть, за яких умов і в яких напівпровідникових матеріалах ЕРС Холла може звертатися в 0.
Розглянемо напівпровідник, в якому є основні (в даному випадку електрони) і неосновні (в даному випадку дірки) носії заряду, причому концентрація основних не набагато більше концентрації неосновних.
При заданих напрямках векторів B і E, електрон під дією сили Лоренца буде зміщуватися на праву грань пластинки напівпровідника, отже, вона буде заряджена негативно. Після зміщення електронів на праву грань пластинки, ліва грань пластинки зарядиться позитивно. Дірка в заданих магнітному і електричному полі буде також зміщуватися на праву грань. Отже, на праву грань переміщаються як електрони, так і дірки, тому поблизу правої межі відбуватиметься рекомбінація носіїв заряду, тобто по суті, на правій грані залишиться заряд, який відповідає основним носіям заряду. Але ЕРС Холла залежить від рухливості носіїв заряду. Якщо провідник p-типу, основні носії дірки. Рухливість дірок менше рухливості електронів, отже, ЕРС Холла обумовлена дірками буде менше ЕРС Холла, зумовленої електронами. А при якомусь співвідношенні подвижностей буде компенсація, тобто .на гранях ЕРС Холла буде рівною нулю і пов'язано це з різною рухливістю основних і неосновних носіїв заряду.
29) Намалюйте графік температурного зміни положення рівня Фермі в кремнії, легованому фосфором.
Ts - температура виснаження домішки
Ti - температура появи власної провідності
Кремній легований фосфором - напівпровідник n-типу.
Положення рівня Фермі в напівпровіднику n-типу можна знайти шляхом логарифмування.
Отже, → поблизу температури 0ДО рівень Фермі лежить посередині між «дном» зони провідності і донорним рівнем.
В області виснаження донорів енергію Фермі легко визначити, поклавши → Якщо за температуру виснаження донорів взяти температуру TS, при якій рівень Фермі збігається з донорним рівнем, то → зі збільшенням вмісту домішок температура виснаження також зростає. Це пов'язано з ослабленням залежності рівня Фермі від температури при більш сильному легуванні. При малої енергії іонізації домішок насичення настає при дуже низьких температурах.
При досить високих температурах рівень Ферми спрямовується до середини забороненої зони, а напівпровідник за властивостями наближається до власного. У виродженим напівпровіднику n-типу рівень Фермі розташовується в зоні провідності, причому умовою повного виродження електронного газу є виконання нерівності.
30) Яким типом електропровідності мають напівпровідники AIIIBV, леговані атомами елементів четвертої групи таблиці Менделєєва.
Елементи 4 групи можуть зайняти місце елементів як 3 групи, так і 5 групи. Отже, в різних умовах при легуванні елементами 4-ої групи, можна отримати напівпровідник n- або p-типу, дивлячись який атом основної речовини буде заміщений. Це залежить від 2-ух умов: розмірів атомів заміщення і умов отримання напівпровідника. Характеристикою розміру атомів є конфігурація електронних оболонок елемента.