poluprovodni materijali - katedra za...
TRANSCRIPT
POLUPROVODNI MATERIJALI
Poluprovodnici su materijali čija elektronska svojstva zavise od
koncentracije primesa i širine energetskog procepa.
Osnovna svojstva poluprovodnika:
(a) =10-6-108 m i TCR<0
(b) Primese jako utiču na provodnost
(c) Električne osobine se menjaju pod uticajem magnetnog
polja (izražen Hall-ov efekat)
(d) Izuzetna osetljivost na elektromagnetno zračenje
SOPSTVENI POLUPROVODNIK
Specifična električna provodnost poluprovodnika data je opštim izrazom
Pokretljivosti elektrona i šupljina date su izrazima
a ukupna koncentracija elektrona u provodnoj zoni je
Koncentracija šupljina u valentnoj zoni data je izrazom
pn epen
e
n
nm
e
p
p
pm
e
kT
EENn
fc
c exp
2/3
2
22
h
kTmN n
c
kT
EENp
vf
v exp
2/3
2
22
h
kTmN
p
v
SOPSTVENI POLUPROVODNIK
SOPSTVENI POLUPROVODNIK
kT
ENN
kT
EE
kT
EENNpn
g
vc
vffc
vc expexpexp
2
inpn
kT
ENNn
g
vci2
exp
Proizvod n·p zavisi samo od temperature i veličine Eg a ne i od položaja
Fermijevog nivoa. Za sopstvene poluprovodnike (nedopirane poluprovodnike)
n=p pa jednačina ima oblik
DOPIRANI POLUPROVODNICI
Donorski poluprovodnici- za Si koji je četvorovalentan donorske primese
su petovalentni elementi kao što su P, As ili Sb
DOPIRANI POLUPROVODNICI
Akceptorski poluprovodnici- za Si koji je četvorovalentan akceptorske
primese su trovalentni elementi B, Ge, Al ili In
POLUPROVODNICI
Za poluprovodnike važi jednačina elektroneutralnosti koja ima oblik
dDaA nNppNn
gde je ND - koncentracija donorskih primesa, NA - koncentracija akceptorskih
primesa, nd - koncentracija elektrona na donorskom nivou (nejonizovani donori),
pa - koncentracija šupljina na akceptorskom nivou (nejonizovani akceptori)
Za sopstveni (besprimesni) poluprovodnik ND=NA=nd=pa=0, i iz jednačine
elektroneutralnosti sledi da je
Za sopstveni poluprovodnik pod uslovom da je Fermijev nivo je
pn
22
EgEEE vc
f
pn mm
Ec
Ef
Ev
DOPIRANI POLUPROVODNICI
Za n - tip poluprovodnika NA=pa=0 i jednačina elektroneutralnosti ima oblik
dd nNpn
Po duslovom da su sve primese jonizovane nd = 0, može se napisati da je
dNn
Za p - tip poluprovodnika ND, nd = 0 jednačina elektroneutralnosti ima oblik
ppNn aA
Pod uslovom da su sve primese jonizovane pa=0, može se smatrati da je
ANp
Jednačina elektroneutralnosti poluprovodnika
Električna provodnost poluprovodnika
PROVODNOST POLUPROVODNIKA
gustina struje je data izrazom:
Kjjj pn
specifična provodnost poluprovodnika je
pn epen
inpn
kT
E
pnVCpni
g
eNNeen 22/1
Zavisnost specifične električne provodnosti od temperature se može dati izrazom:
kT
Eg
e 20
pnVC NNe 2/1
0
Hall-ov efekat u poluprovodnicima
Optičke osobine poluprovodnika
- Apsorpcija elektromagnetnog zračenja -
Direktni i indirektni prelazi
Apsorpcioni spektri poluprovodnika
Vrste poluprovodnika
Elementarni poluprovodnici
Organski poluprovodnici
Inženjering energetskog procepa
Primena poluprovodnika