Вопросы по теории полупроводниковой проводимости

georgfour
Сообщений: 235
Зарегистрирован: 11 апр 2010, 21:00

Вопросы по теории полупроводниковой проводимости

Сообщение georgfour » 06 авг 2014, 09:25

Добрый день.
В данной теме я хотел бы задать несколько вопросов по ходу изучения проводимости полупроводников, потому что многое остается мне непонятным по ходу изучения. Нереально глубоко в физику не углубляюсь, но тем не менее хотелось бы понять сущность процессов. Основное пособие - "Промышленная электроника" Забродина. Надеюсь на вашу помощь.
Так вот первый вопрос: Согласно материалу учебника, в примесных полупроводниках остается постоянным произведение концентрации основных носителей заряда на концентрацию неосновных, причем это произведение равняется произведению концентраций собственных носителей в чистом полупроводнике, то есть $$n_np_n=p_pn_p=p_in_i=A^2e^{\Delta W/kT}$$, где $$p_i , n_i $$собственные проводимости.
Так вот в учебнике данное постоянство объясняется тем, что с увеличением концентрации основных носителей возрастает роль рекомбинаций. Я честно говоря не очень понял. То есть, если у нас скажем имеется сто атомов германия, и 10 атомов ионизировано, то есть у нас имеется 10 электронов и 10 дырок, и их произведение равно 100 (все дальнейшее в том же объеме), то если мы добавим скажем 50 примесных атомов мышьяка и они заменят 50 прежних атомов германия, и у нас получается 50 атомов германия, 50 атомов мышьяка, и тогда у нас будет 10 собственных дырок, 10 собственных электронов и 50 примесных электронов, и далее согласно закону у нас должно уменьшиться количество собственных дырок до 2 ( и собственных электронов соответственно). А за счет чего? У нас начнет активней происходить рекомбинация электронов с дырками? Заранее спасибо за помощь.
Последний раз редактировалось georgfour 27 ноя 2019, 20:44, всего редактировалось 1 раз.
Причина: test

Аватар пользователя
zykov
Сообщений: 1777
Зарегистрирован: 02 ноя 2009, 21:00

Вопросы по теории полупроводниковой проводимости

Сообщение zykov » 06 авг 2014, 21:54

georgfour писал(а):Source of the post А за счет чего? У нас начнет активней происходить рекомбинация электронов с дырками?
Рекомбинация происхожит так же. Просто электронов больше, вот и рекомбинируют они больше с дырками в единицу времени. Поэтому и дырок становится меньше.
Последний раз редактировалось zykov 27 ноя 2019, 20:44, всего редактировалось 1 раз.
Причина: test

georgfour
Сообщений: 235
Зарегистрирован: 11 апр 2010, 21:00

Вопросы по теории полупроводниковой проводимости

Сообщение georgfour » 08 авг 2014, 12:23

Спасибо, этот пункт мне понятен.
Далее я столкнулся вот с такой вот картинкой:
Из этой картинки следует, что из p области дырки уходят в n область с меньшей концентрацией дырок, и там рекомбинируют с электронами, а из n области электроны уходят в p область с меньшей концентрацией и там рекомбинируют с дырками. Так вот я не могу понять, рекомбинация происходит с неосновными носителями заряда? И в каком объеме? Например, все электроны из n области рекомбинируют с дырками (какими?) из p области? Заранее спасибо за помощь.

Изображение
Последний раз редактировалось georgfour 27 ноя 2019, 20:44, всего редактировалось 1 раз.
Причина: test

Аватар пользователя
zykov
Сообщений: 1777
Зарегистрирован: 02 ноя 2009, 21:00

Вопросы по теории полупроводниковой проводимости

Сообщение zykov » 09 авг 2014, 02:01

Вопрос не ясен.
Там нет "каких" дырок или электронов. Они все одинаковые.
Последний раз редактировалось zykov 27 ноя 2019, 20:44, всего редактировалось 1 раз.
Причина: test

georgfour
Сообщений: 235
Зарегистрирован: 11 апр 2010, 21:00

Вопросы по теории полупроводниковой проводимости

Сообщение georgfour » 09 авг 2014, 06:52

Например в p области - есть дырки, которые образованы акцепторными примесями, а есть дырки, которые образованы переходом электрона через запрещенную зону.

Но вот как я понял - при переходе через границу перехода из зоны p в зону n дырки, образованной примесью, она становится неосновным носителем в n области и на некотором расстоянии от границы она рекомбинирует с основным носителем - электроном, тем самым приводя концентрацию к обычной. Тоже, как я понял, происходит и с электроном, который переходит из n зоны в p зону. Это объясняет повышение дырок у границы в n зоне и повышение электронов у границы в p зоне. Ну а для того, чтобы этот процесс был постоянным и сохранялось стабильное состояние, у нас существует дрейфовый ток неосновных носителей в обратную сторону, который равен диффузионному току, так?
Так вот вопрос был в том, все ли перешедшие на другую сторону под действием диффузии основные носители заряда рекомбинирует на расстоянии свободного пробега или нет? То бишь я не могу понять, правильно ли я объяснил суть процесса и определяет ли это все количественные параметры носителей, которые изображены на рисунке
Последний раз редактировалось georgfour 27 ноя 2019, 20:44, всего редактировалось 1 раз.
Причина: test

Jeffry
Сообщений: 383
Зарегистрирован: 26 фев 2010, 21:00

Вопросы по теории полупроводниковой проводимости

Сообщение Jeffry » 09 авг 2014, 13:08

При легировании носители заряда будут разделены на основной и неосновной.
При увеличении концентрации основного, примерно в той же пропорции уменьшится концентрация неосновного (так как в той же пропорции растет скорость их рекомбинирования).
Если по простому то: было нуль целых, хрен десятых, а стало - нуль целых хрен сотых.
Последний раз редактировалось Jeffry 27 ноя 2019, 20:44, всего редактировалось 1 раз.
Причина: test

georgfour
Сообщений: 235
Зарегистрирован: 11 апр 2010, 21:00

Вопросы по теории полупроводниковой проводимости

Сообщение georgfour » 11 авг 2014, 13:46

В учебнике сказано, что при подключении внешнего напряжение в прямом направлении, диффузионный ток основных носителей увеличиться, а дрейфовый неосновных останется без изменений. Я не понимаю, почему дрейфовый не меняется (и вообще сохраняется), если у нас внешнее напряжение больше потенциального барьера, и направление напряженности меняется. Так же не непонятно, почему диффузионный ток при превышении внешним напряжением величины потенциального барьера называется диффузионным, если в таком случае основные носители движутся как под действием внешнего поля, так и под действием диффузии. Или я где то не прав?
Последний раз редактировалось georgfour 27 ноя 2019, 20:44, всего редактировалось 1 раз.
Причина: test

georgfour
Сообщений: 235
Зарегистрирован: 11 апр 2010, 21:00

Вопросы по теории полупроводниковой проводимости

Сообщение georgfour » 11 авг 2014, 19:38

Нет, никак не могу понять как работает все при приложении внешнего напряжения.
Где то написано, что уменьшается потенциальны барьер, поэтому проще основным носителям заряда преодолевать барьер, где то написано что вообще барьер исчезает и основные носители увлекаются внешним электрическим полем, где то написано еще что-то.

Процессы в отсутствие внешнего поля я вроде бы понял, основные носители диффундируют, получается нескомпенсированный объемный заряд, который вызывает дрейфовый ток неосновных носителей и уменьшает величину диффузионного тока, и когда дрейфовый ток равен диффузионному, тогда наступает состояние равновесия, при котором суммарный ток через переход равен нулю. Основные носители, которые преодолели барьер становятся неосновными, у границ концентрация больше, экспоненциально убывая вглубь. Неосновные носители, переходя границу, становятся основными, компенсируя убыль основных носителей. Все так? Подтвердите пожалуйста, иначе я не могу двигаться дальше в изучении,заранее спасибо
Последний раз редактировалось georgfour 27 ноя 2019, 20:44, всего редактировалось 1 раз.
Причина: test


Вернуться в «Физика»

Кто сейчас на форуме

Количество пользователей, которые сейчас просматривают этот форум: нет зарегистрированных пользователей и 23 гостей