| Creator | Дата: Воскресенье, 10.07.2016, 18:36 | Сообщение # 1 |
Группа: Администраторы
Сообщений: 289
Репутация: 6
Статус: Оффлайн
| Оригинал
The conductivity provided by conduction electrons will be determined by the number of electrons, and the ease of their movement in an applied electric field. The latter is described by their "mobility", which is the drift velocity of the carriers in cm/sec in a field of 1 volt/cm.
The temperature dependence of the conductivity of semiconductors is one of the most striking and characteristic of their properties. In Fig the behavior of some arsenic-doped samples of silicon is shown. The principle changes in the onductivity of a given sample, with temperature, result from changes in carrier concentration, although the mobilities also vary with temperature. At low temperatures the conduct-ivity is low, because most of the carriers are frozen out on the donor centers. As the temperature rises, the degree of ionization of the donors increases, and the rising carrier concentration, results in a rapidly increasing conductivity. At around 100 the conductivity reaches a maximum, because of complete ionization of the donors. At considerably, higher temperature a very steep rise in the conductivity occurs, due to the onset of an appreciable intrinsic conduction. The drop in conductivity with rising temperatures, above 100 and below the intrinsic range, is in the region of saturation, i.e., the carrier concentration is constant and equal to Nd – Na. The reason for the drop lies in the temperature dependence of the mobility, In this range of temperatures, the mobility of the carriers decreases with rising temperatures due to "lattice scattering". The increasing thermal agitation of the lattice leads to a shorter distance for the carriers to travel between collisions with the lattice, and the carriers travel faster at higher temperatures, thus shortening the time between collisions; these factors both serve to decrease the mobility.
Theoretically it is expected under certain assumptions, that in the lattice-scattering range the mobility should go as T3/2. Experimental results usually give a somewhat different exponent. Any sample which shows little change in conductivity over a wide range of temperatures, is degenerated, because of the high concentration of arsenic, and of conduction electrons, in this sample. The behavior of p-type samples, doped with boron for example, is entirely similar to that shown for the n-type materials.
The lattice scattering mentioned above is one of the two principle mechanisms that limit mobility. At high impurity concentrations, or at emperatures low enough so that lattice scattering does not predominate, the mobility is limited by scattering by impurity centers. Ionized impurities are very much more effective than are neutral impurities. In the ionized impurity scattering region, varies as T3/2.
Перевод
Удельная проводимость, обеспечиваемая за счёт проводимости электронов, будет определена количеством электронов и лёгкостью их движения в используемом электрическом поле. Последнее описывается их "мобильностью", которая является скоростью переносов (носителей) в сантиметрах/секунду или 1 вольт/секунду.
Температурная зависимость удельной проводимости полупроводников является одной из самых точных и характеризующих их свойства. На низких температурах уд. проводимость маленькая, потому что большинство носителей замораживаются в донорных центрах. С увеличением температуры кол-во ионизации электронов возрастает, и так же возрастает концентрация носителей, в результате чего быстро повышается уд. проводимость. Около 100 проводимость достигает максимума, потому что завершается ионизация доноров. Далее имеет место очень резкий подъём в связи с возникновением заметной собственной проводимости. Падение проводимости с увеличением температуры больше 100 и ниже собственного значения является областью насыщения, т.е. концентрация носителей постоянна и эквивалентна Nd-Na. Причина падения лежит в температурной зависимости подвижности. В этом диапазоне температур подвижность носителей уменьшается с увеличением температуры из-за "рассеяния на кристаллической решетке". Увеличение теплового возбуждения в крист. решетке ведёт к сокращению дистанции для носителей в пути между столкновениями с крист. решеткой, и носители двигаются быстрее на высоких температурах, таким образом сокращается время между столкновениями. Оба этих фактора служат уменьшением подвижности.
Теоретически есть некоторые предположения, что в диапазоне рассеяния в кристаллической решетке подвижность должна быть как T3/2. На практике же результаты обычно показывают что-то отличное от экспоненты. Любой образец, который показывает незначительное изменение проводимости c более широким диапазоном температур, вырождается из-за высокой концентрации мышьяка и проводимости электронов в образце. Поведение образцов p-типа, легированного бором, например, полностью аналогично тому, что показывают материалы n-типа.
Рассеяние в кристаллической решетке, упомянутое выше, одно из двух принципиальных механизмов, которые ограничивают подвижность. При высоких концентрациях примесей или достаточно низких температурах, рассеяние в крист. решетке не преобладает, а подвижность ограничивается рассеянием примесных центров. Ионизированные примеси очень эффективнее натуральных примесей. В ионизированных примесях области рассеивания изменяются как T3/2.
|
| |
|
|
