Главная  Электронные лампы 

[0] [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28] [29] [30] [31] [32] [33] [34] [35] [36] [ 37 ] [38] [39] [40] [41] [42] [43] [44] [45] [46] [47] [48] [49] [50] [51] [52] [53] [54] [55] [56] [57] [58] [59] [60] [61] [62] [63] [64] [65] [66] [67] [68] [69] [70] [71] [72] [73] [74] [75] [76] [77] [78] [79] [80] [81] [82] [83] [84] [85] [86] [87] [88] [89] [90] [91] [92] [93] [94] [95] [96] [97] [98] [99] [100] [101] [102] [103] [104] [105] [106] [107] [108] [109] [110] [111] [112]

(управляющее поле), как это показано на рис. 6.13. При одновременном воздействии этих двух управляющих величин мсл<ду точками 3 и 4 возникает э. д. с. (э. д. с. Холла), равная

Е, = 1,В, (6.37)

где R„ - коэффициент пропорциональности (постоянная Холла), зависящий от физической природы полупроводника; В - индукция магнитного поля.

Рассмотрим механизм возникновения эффекта Холла для случая полупроводника с электронной проводимостью.

Электроны, вызывающие ток Z, как известно, движутся в и:1прав-лении, противоположном направлению тока (рис. 6.13). Под влиянием

магнитного поля, направленного


перпендикулярно к плоскости пластинки, на движущиеся электроны воздействует сила Лоренца

F-elVBl, (6.38)

где е - заряд электрона; У - скорость движения электрона. Рис. 6.13. К пояснению эффекта Холла. Эта сила направлена перпендикулярно к направлению движения электронов и магнитного поля (правило левой руки) и отклоняет электроны к переднему краю пластинки. Благодаря накоплению электронов на переднем крае пластинки этот край заряжается отрицательно (иа рнс. 6.13 этому соответствует отрицательный потенциал точки 4), а противоположный край обедняется электронами и приобретает заряд, соответствующий заряду освобожденных ионов кристаллической решетки, т. е. положительный (потенциал точки 5 на рис. 6.13). Вследствие этого в полу/фоводнике возникает поперечное холловское электрическое поле (направленное от заднего края пластинки к переднему), препятствующее отклонению электронов под действием силы Лоренца.

Процесс накопления зарядов разных знаков у противоположных граней полупроводника продолжается до тех пор, пока сила, вызываемая электрическим полем возникших электрических зарядов, не станет равной силе, обусловленной магнитным полем.

В этом стационарном состоянии электроны опять начнут протекать вдоль пластинки.

При одинаковых нанравлениях тока и магнитного поля знаки зарядов соответствующих граней электронных и дырочных полупроводников и, следовательно, направления холловскнх полей в них будут противоположными.

В случае, если в материале имеются носители заряда только одного вида, гюстояиная Холла равна

= ~ . (6.39)



т. е. определяется только концентрацией носителей заряда п (е - ззряд электрона).

Для практического применения эффекта Холла (в датчиках электрических и магнитных величин, счетно-решающих элементах и преобразователях) необходимо иметь материал с малой концентрацией носителей при высокой подвижности. Таким материалом являются германий, кремний, арсенид индия, селенид ртути и др. 19, 261.

Контрольные вопросы и упражнения

1. назовите основные специфические особенности полупроводников,

2. на какие свойства полупроводника влияет ширина запрещенной зоны?

3. [то такое дырка? в чем состоит различие дырки и ионизированного атома?

4. объясните процесс про.хождения тока в собственном полупроводнике. поясните, почему при небольших значениях напряжений ток пропорционален напряжениям, в то время как при больших приложенных напряжениях ток мало зависит от них-

.5. что такое статистика ферми - дирака?

6. какой полупроводник называют примесным? найдите правильный ответ:

1. смесь нескольких различных полупроводникон.

2. механическая смесь частиц металла и диэлектрика.

3. смесь кремния и германия.

4. полупроводник, содержащий в небольшой концентрации примесь с валентностью, отличной от валентности основного вещества.

7. от чего зависит электропроводность примесных полупроводников? найдите правильный ответ:

1. от концентрации примесей.

2. от полярности приложенного напряжения.

3. от направления протекающего тока.

8. что такое основные и неосновные носители? как связаны между собой их равновесные концентрации?

9. что такое собственная электропроводность? может ли примесный полупроводник обладать собственной электропроводностью?

10. где располагается уровень ферми у примесных полупроводников р-типа? найдите правильный ответ:

1. посредине запрещенной зоны.

2. в валентной зоне.

3. в зоне проводимости.

4. вблизи валентной зоны.

5. вблизи зоны проводимости.

и. как изменится положение уровня ферми примесного полупроводника п-типа при повышении температуры?

12. в каких случаях возникает неравновесное состояние полупроводника?

13. какой зависимостью связаны диффузионная длина и время жизни носителей?

14. какие токи дюгут протекать в полупроводнике?

15. что такое дрейф 1юснтелей в полупроводнике?

16. что такое диффузия ност1телей в полупроводнике?

17. объясните зависимость удельной электропроводности примесного полупроводника от температуры.

18. объясните зависимость тока в полупроводнике от величины напряженности электрического поля.

19. как образуется электростатический домен в полупроводнике?

20. зависит ли фотопроводимость полупроводника от температуры?

21. объясните механизм лазерного излучения в полупроводнике. что называют KorepeHTiibiM излучением?

22. объясните влияние силы лоренца на процессы, связанные с эффектом холла.

23. приведите примеры полупроводниковых материалов, используемых для изготовления полупроводниковых приборов.

24. составьте перечень ключевых cjjob к параграфам 6.2, 6.3, с.6 и 6.8.



Полупроводшк

п-типа

[Полупроводник j р-типа

1- - . -- -

В предыдущей главе были рассмотрены электрофизические свойства полупроводника с собственной и примесной проводимостью, причем Б обоих случаях речь шла о кр1Юталле, имеющем в исходном состоянии (до воздействия на него внешних факторов) одинаковые свойства в любой точке его поверхности или объема. Теперь нам предстоит выяснить, как изменятся свойства полупроводникового кр1;стал-ла, если одна его часть имеет проводимость «-типа, а другая - р-типа. Для простоты будем считать, что граница, разделяющая эти р-п-переход участки полупроводника, выражена

/ . очень резко (рис. 7.1).

Область, разделяющая полупроводник на две части с разнотипной проводимостью, называется электронно-дырочным переходом, или р-п-пере-Рис. 7,1. Электронно-дырочный ходом.

переход. Электронио-дырочный переход

нельзя создать простым соприкосновением пластин п- и р-типа, так как при этом неизбежен проме/кутсч-ный слой воздуха, окислов или поверхностных загрязнений. Эти переходы получают, например, вплавлением или диффузией соответствующих примесей в пластинки монокристалла полупроводника, а также путем выращивания р-п-перехода из расплава полупроводника с регулируемым количеством примесей. В зависимости от способа изготовления р-п-переходы бывают сплавными, диффузионными и др.

Явления, происходящие в электронно-дырочном переходе, лежат в основе работы большинства полупроводниковых приборов. Поэтому понимание свойств р-«-перехода имеет большое значение для последующего изучения технических средств полупроводниковой электроники.

Нам предстоит выяснить следующие основные вопросы: 7. Какие свойства имеет р-п-переход до воздействия на него каких-либо внешних факторов?

2. Как изменяются эти свойства под воздействием приложенного напряжения?

3. Какими характеристиками и параметрами описываются свойства р - п-перехода?

4. Влияют ли на свойства р-п-перехода температура, частота приложенного переменного напряжения, электромагнитное излучение и другие внешние факторы?

5. Каковы принципиальные возможности использования свойств электронно-дырочного перехода при создании полупроводниковых приборов?

7Л. ФОРМИРОВАНИЕ р-я-ПЕРЕХОДА

Рассмотрим явления, возникающие при электрическом контакте между полупроводниками п- и р-типа с одинаковой концентрацией донорных и акцепторных примесей (рис. 7.2, а). Будем считать,



[0] [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28] [29] [30] [31] [32] [33] [34] [35] [36] [ 37 ] [38] [39] [40] [41] [42] [43] [44] [45] [46] [47] [48] [49] [50] [51] [52] [53] [54] [55] [56] [57] [58] [59] [60] [61] [62] [63] [64] [65] [66] [67] [68] [69] [70] [71] [72] [73] [74] [75] [76] [77] [78] [79] [80] [81] [82] [83] [84] [85] [86] [87] [88] [89] [90] [91] [92] [93] [94] [95] [96] [97] [98] [99] [100] [101] [102] [103] [104] [105] [106] [107] [108] [109] [110] [111] [112]

0.0009