Файл: Крутецкий, И. В. Физика твердого тела учеб. пособие.pdf

Скачать файл (7,06Мб)

Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 22.10.2024

Просмотров: 78

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

В случае прямого напряжения на основании (5.5.31) и (5.5.27) толщина р—п перехода будет

(5.5.33)

Отсюда для прямого напряжения, при всех прочих рарных усло виях, толщина перехода уменьшается, а значит уменьшается со противление перехода, и переход становится проводящим.

Аналогично этому для обратного напряжения следует ожидать увеличения толщины и сопротивления р—п перехода. Также для

прямого напряжения, в частном случае, когда		пп	Рр,	подста
новка V = VK— eU из (5.5.31) вместо	VK в (5.5.30) дает
				(5.5.34)
Необходимо заметить, что (5.5.34)	и (5.5.33)	справедливы до
тех пор, пока еще существует запорный слой, т.		е.	пока	eU<lVK.

В предыдущих пунктах настоящего параграфа рассматривался тонкий р—п переход, который имеет место при крутом фронте в рас пределении примесей. Однако на практике полечить вследствие диффузии такой крутой фронт распределения примесей нельзя.

Критерием для определения того, с тонким или широким р—п переходом имеем дело, служит расчетная толщина 1р_ п слоя объем

ного заряда, определяемая формулой (5.5.27). В самом деле, иссле дования показывают, что если ширина фронта распределения при месей меньше 1р_ п, то размытие фронта не играет существенной

роли и р—п переход считается тонким. В противоположном слу чае, когда ширина фронта распределения примесей значительно больше 1р_п, ход V (х) в р—n-области определяется распределе

нием примесей, а толщина р—п перехода просто равна ширине фронта. В последнем случае имеем дело с широким р—п переходом.

По вопросу об оценке толщины р—п перехода или выпрямляю щего контакта полупроводника с металлом необходимо заметить следующее.

Мы раньше видели, что для электронов [см. (2.6.8) ] полный ток имеет вид:

Первое слагаемое в этом выражении, как говорилось раньше соответствует закону Ома, согласно которому подвижность электро нов не зависит от напряженности поля и плотность тока будет про порциональна напряженности поля. Однако это справедливо не всегда, а лишь при сравнительно слабых полях, когда средняя ско рость направленного движения электронов v много меньше средней

скорости теплового движения утепл• Это соответствует тому, что средняя энергия теплового движения электронов, равная kT, много

177

больше энергии, приобретаемой электроном под действием поля

на длине свободного пробега I, т. е. e E l<^ kT. Физически такое ус ловие соответствует тому, что хаотический характер движения электронов сохраняется. Следовательно, закон Ома справедлив, если

£ « — .

(5.5.35)

Если же энергия, приобретаемая электроном еЁ1, становится больше kT, то характер движения электронов существенно изме няется. В этом случае, как показывает более строгая теория, при полях

о ^	V3B
el .	^тепл

(v3B — скорость звука в кристалле) средняя энергия электронов

в однородном поле равна е§1 — ~	, т. е. больше kT. Поэтому уже
узв
при напряженности поля
s = = kTj>sb_ > 0 0 1
е^ ^тепл	е^

подвижность носителей будет зависеть от поля и закон Ома стано вится неверным. Отсюда можно предположить, что критерий для определения малой или большой толщины приконтактного слоя должен вытекать из (5.5.35).

ЛИТЕРАТУРА

1.	Ж Д а н о в Г.	С.	Физика твердого тела. Изд. МГУ, 1961.
2.	И о ф ф е А.	Ф.	Физика полупроводников. Изд. АН СССР, 1957.
3.	К р у т е ц к и й	И.	В.	Полупроводниковые приборы. Изд. ВМОЛА,
1961.
4.	К и т т е л ь Ч. Введение в физику твердого тела.					Физматгиз,	1963.
5.	Е п и ф а н о в	Г.	И.	Физика твердого тела.	Изд.	«Высшая школа»,
1965.
6.	У э р т Ч., Т о м с о н			Р. Физика твердого тела.		Изд. «Мир»,	1969.
7.	Е п и ф а н о в	Г.	И.	Физические основы микроэлектроники.			Изд.
«Советское радио», 1971.
8.	Б у ш м а н о в	Б.	Н.,	Х р о м о в Ю. А.	Физика твердого тела.
Изд. «Высшая школа»,		1971.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Предисловие..............................................................................................................									..		3
		Г л а в а		1. Элементы			квантовой механики		и статистической
							физики
§ 1,1. Элементы квантовой механики • .............................................................									волновые свойства		5
	1.1.1. Корпускулярные свойства излучения и										—
	1.1.2.		элементарных			ч асти ц ...........................................................................
			Электрон в изолированном атоме и принцип П а у л и .................								8
	1.1.3.		Уравнение		Ш редингера........................................................................			м еханике			11
	1.1.4.		Метод возмущений				в квантовой				14
	1.1.5.		Неточность в определении координаты и скорости движуще								16
	1.1.6.		гося	электрона........................................................................................
			Электрон в потенциальной яме (пример на квантование энер								17
	1.1.7.		гии	электрона) . .........................
			Прохождение микрочастицы через потенциальный барьер тун								21
§	1.2.		нельный		эф ф ект		............................			24
		Статистика электронов в твердых т е л а х ..............................................									—
	1.2.1. Общие сведения из термодинамики и статистики..........................
	1.2.2.		Некоторые положения общей физической статистики . . . .								27
	1.2.3. Статистическое					распределение		Ферми—Д и р а к а ..........................			34
		Г л а в а		2.	Полупроводники и зонная теория твердых тел
§2. 1.		Движение электрона в периодическом поле кр и стал л а.................								39	—
	2.1.1.		Образование энергетических зон (качественное рассмотрение)
	2.1.2.		Движение электрона в периодическом поле кристалла . . . .							46	40
§ 2.2.		Понятие об эффективной массе носителей т о к а ..................................									—
	2.2.1.		График функции Е = Е (к) для электрона в кристалле . . .
	2.2.2.		Эффективная масса				электрона........................				49
§	2.2.3.		Дырки как другой вид носителей т о к а ..............................................								51
	2.3.	Понятие об уровне химического потенциала, уровне Ферми . . .								—	55
	2.3.1. Проводники, изоляторы и полупроводники.............................										58
§	2.3.2.		Понятие об уровне				Ферми ..............................................................
	2.4.	Дефекты в кристаллической решетке и локальные уровни. Собст									62
		венная и примесная проводимость полупроводников .....................
	2.4.1. Дефекты в				кристаллической р еш етке...............................................					.	—
§	2.4.2.		Собственная и примесная проводимость полупроводников .								65
	2.5.	Длина свободного пробега электрона в кристалле и его подвиж									68
§	2.6.	ность .......................................................................................
		Основные понятия в теории диффузии носителей тока в полупро									73
		водниках		........................................................................................................		т о к
	2.6.1. Диффузионный										—
	2.6.2.		Рекомбинация носителей тока и их диффузионная длина . . .								76
	2.6.3.		Поверхностная			рекомбинация носителей			тока . . . . . . .		80
	Г л а в а 3.			Кристаллическая решетка				твердых	тел
§3. 1.		Силы связи и внутренняя структура твердых т е л ..................................									82
	3.1.1. Силы связи в кристаллах.......................................................................										—
	3.1.2.		Ячейки кристаллической решетки. Индексы узлов, направле								84
			ний и плоскостей реш етки ...................................................................

180

§	3.2.	Кристаллическая решетка твердого тела и расчет ее параметров											.	88
	3.2.1.		Общие		положения...................................................................							....	.	—.
	3.2.2.		Расчет параметров кубических решеток и решетки алмаза .										.	90
	3.2.3.		Расчет плотности кристаллов ...........................................................										95
			Г л а в а		4.	Металлы			и общие свойства твердых тел
§4. 1. Электропроводность металлов										и явление	сверхпроводимости .		.	96
	4.1.1.		Классическая теория электропроводности для свободных элек											—
			тронов	в	м етал л е ....................................................................................				квантовой теории электропроводности
	4.1.2. Основные				положения									98
	4.1.3.		металлов			................................................................................................
§			Явление сверхпроводимости м еталлов.............................................											101
	4.2.	Тепловые свойства твердыхт е л ..................................................................												104
	4.2.1.		Теплопроводность металлов и закон Видемана—Франца . . .											—
§	4.2.2.		Теплоемкость твердых тел и закон Дюлонга и Пти .................										106
	4.3.	Магнитные свойства твердыхт е л ..............................................................												113
	4.3.1.		Магнитные			свойства			ато м о в ..........................................................				........	117
	4.3.2.		Диамагнетизм				т е л ..................................................................................
	4.3.3.		Парамагнетизм				т е л .............................................................................							120
§	4.3.4.		Ферромагнитные					т е л а .........................................................................						127
	4.4.	Эффект Холла в металлах и полупроводниках.................................											131
	4.4.1.		Механизм эффекта Холла в металлах и полупроводниках .										.	—
	4.4.2.		Использование				эффекта Х о л л й .........................................................							135
	Г л а в а 5.			Основы теории					контактных явлений
§5. 1.		Определение для полупроводников концентрации носителей тока												136
		и	уровня	Ф ер м и			..........................................................................................
	5.1.1.		Формулы для равновесной концентрации носителей тока в по											—
	5.1.2.		лупроводнике				..............................................................		Ф ер м и			; . . .
			Определение уровня											140
§	5.1.3.		Понятие		о	квазиуровнях				Ф ер м и .....................................................	разность	потенциалов		146
	5.2.	Термоэлектронная					эмиссия и			контактная				148
	5.2.1.		Термоэлектронная					эм иссия..........................................................					........	152
§	5.2.2.		Контактная			разность			потенциалов.................................................		теории	полупроводни
	5.3.	Основные		уравнения феноменологической										155
§	5.4.	ков ...................................................................................................................
		Контакт металла с полупроводником.....................................................												159
	5.4.1. Различные					случаи		ко н такта.................................................						—
	5.4.2. Расчет толщины приконтактного слоя в полупроводнике на													161
	5.4.3.		границе		с металлом ..............................................................................
§			Выпрямляющий контакт металла с полупроводником . . .										. 165
	5.5.	Электронно-дырочный						переход .................................................................						166
	5.5.1. Образование р—п перехода...............................................................											у .		—
	5.5.2.		Исследование р—п п ерехода..................................................										170

5.5.3.Расчет толщины р—п перехода при отсутствии внешнего поля 172

5.5.4.Толщина р—п перехода при наличии внешнего напряжения . 175

Литература.....................................................................................................................

179

Смотрите также файлы

Крылов, В. И. Методы приближенного преобразования Фурье и обращения преобразования Лапласа справочная книга.pdf

Левин, А. М. Очистка сточных вод огнеупорных заводов.pdf

Литвинов, И. В. Структура атмосферных осадков.pdf

Мамаев, Н. Ф. Нижний палеозой и докембрий восточного склона Урала.pdf

Мамедов, Э. С. Тайфуны.pdf

Файл: Крутецкий, И. В. Физика твердого тела учеб. пособие.pdf

Смотрите также файлы

Информация

Списки файлов

Дополнительно