Свободные носители зарядаХотя доля примесных атомов в легированных полупроводниках очень мала, но число создаваемых ими свободных носителей заряда в условиях обычных температур оказывается значительно больше, чем при облучении кристалла светом или при его нагревании. Поэтому носители заряда, обусловленные легирующими примесями, называют основными носителями в отличие от неосновных носителей, появляющихся при воздействии радиации или повышении температуры. Итак, легированные полупроводники n-типа имеют фиксированные положительные и свободные отрицательные заряды, а р-типа, наоборот, имеют фиксированные отрицательные и свободные положительные заряды. В то же время в полупроводниках обоих типов могут присутствовать неосновные носители, возникшие в результате радиационного или теплового воздействия. До сих пор к категории носителей мы относили только электроны. Если электрон получает энергию, достаточную, чтобы перескочить запрещенную зону и покинуть пределы атома, то в результате на его месте возникает дырка. Таким образом, в этом случае и электрон, и дырка могут свободно перемещаться.Прежде чем рассматривать вопрос об использовании этих свойств полупроводников в преобразователях энергии, необходимо исследовать влияние легирования на положение уровня Ферми. Этот уровень соответствует такому значению энергий, при котором с повышением температуры увеличение числа электронов, имеющих энергию выше уровня Ферми, равно уменьшению числа электронов, энергия которых ниже этого уровня. Итак, в собственном (нелегированном) полупроводнике при низких температурах все электроны находятся в валентной зоне, заполняя ее Энергетические уровни. С повышением температуры некоторое количество электронов переходит через запрещенную зону и попадает в зону проводимости, а в валентной зоне при этом образуется соответствующее количество дырок. Отсюда следует, что уровень Ферми в таком материале находится в центре запрещенной зоны. При легировании такого материала с образованием кристалла n-типа энергия возникающих свободных электронов должна быть близка к энергии электронов в зоне проводимости, В таком кристалле уровень Ферми смещается к нижней границе зоны проводимости. Аналогично этому легирование полупроводника с образованием кристалла р-типа вызывает смещение уровня Ферми к верхней границе валентной зоны. Эти диаграммы, наглядно иллюстрируя расположение электронных энергетических уровней в полупроводниках, помогают также понять роль дырок; они показывают распределение и возможности перемещения обоих типов зарядов, что поможет нам лучше разобраться в их поведении при рассмотрении более сложных ситуаций. Обратите внимание: в случае, если по какой-либо причине было разбито стекло пластикового окна, необходимо заменить стеклопакет. Это удобный вариант не только установить более качественные стеклопакеты, но и произвести замену пластиковых окон на более новые, так как современные технологии развиваются быстро и каждое следующее поколение окон ПВХ в разы лучше предыдущего по характеристикам. |
||
