Электроны и дырки в полупроводниках

ВВЕДЕНИЕ 3
1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ 4
2. ЭЛЕКТРОНЫ И ДЫРКИ В ПОЛУПРОВОДНИКАХ 6
2.1 Носители заряда в полупроводниках 6
1.2 Концентрации носителей заряда и ионизованных примесей 10
2.3 Вид уравнения электронейтральности для различных случаев легирования полупроводника 11
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 13
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 14

2.1 Носители заряда в полупроводниках
По величине удельной электрической проводимости полупроводники занимают промежуточное положение между металлами и диэлектриками. Нет резкой границы между проводимостью металлов и полупроводников – существуют полуметаллы. Нет также резкой границы между диэлектриками и полупроводниками, существуют высокоомные полупроводники, или полуизоляторы. Важно подчеркнуть, что электрическая проводимость полупроводников существенно зависит от наличия в веществе атомов посторонних химических элементов, температуры, освещения и других внешних воздействий.2
Подвижными носителями заряда в полупроводниках являются два типа частиц – электроны (отрицательно заряженные частицы) и дырки (положительные квазичастицы). Поэтому плотность тока J может содержать электронную и дырочную компоненты:
J = Jn · Jp .
...

1.2 Концентрации носителей заряда и ионизованных примесей
Концентрация свободных электронов в полупроводнике в общем случае выражается следующим образом:
n = NcF1/2(η) (2.1)
где Nc - – эффективная плотность состояний в зоне проводимости полупроводника при данной температуре T. В выражении (1.11) k = 1,3807·10-23 Дж/К – постоянная Больцмана; h = 6,626·10-34 Дж·с – постоянная Планка; T – термодинамическая (абсолютная) температура, К; mnd – эффективная масса плотности состояний для электронов.
Концентрация свободных дырок рассчитывается с помощью выражения:
p = NvF1/2 (ξ) (2.2)
Nv - эффективная плотность состояний в валентной зоне.
Для полупроводника с одним максимумом энергии в валентной зоне и изотропной массой дырок mp значение эффективной массы плотности состояний mpd должно совпадать с эффективной массой дырок:
mpd = mp (2.3)
Однако во многих полупроводниках (Ge, Si, GaAs, InP и др.) валентная зона при k = 0 является двукратно вырожденной, т.е.
...

2.3 Вид уравнения электронейтральности для различных случаев легирования полупроводника
Уравнение электронейтральности играет важную роль в физике полупроводников. Оно может использоваться для нахождения ряда параметров полупроводника в условиях термодинамического равновесия:
1. уровня Ферми при известных параметрах энергетических зон и локальных центров;
2. концентраций электронов и дырок при тех же известных параметрах;
3. концентрации электронов на локальном энергетическом уровне при заданной температуре и известных параметрах полупроводника;
4. одного из параметров локального центра (полной концентрации, энергии ионизации, фактора вырождения) при известных остальных параметрах;
5. эффективной плотности состояний в разрешенной зоне полупроводника (для основных носителей заряда) при известных концентрациях свободных носителей и параметрах локальных центров.5
Выражение (2.4) называется уравнением электронейтральности в полупроводнике:
e·p+· - e·n - · (2.
...