Sprawdź się
Wybierz pierwiastki, które mogą być domieszką typu p w krzemie:
{fosfor}, {węgiel}, {#ind}, {siarka}, {#bor}, {azot}, {german}
W półprzewodniku typu p nośnikami prądu elektrycznego są:
- wyłącznie elektrony
- wyłącznie dziury
- elektrony i dziury, ale dominuje przewodnictwo elektronów
- elektrony i dziury, ale dominuje przewodnictwo dziur
Przerwa wzbroniona – czyli najmniejsza energia, jaką muszą otrzymać elektrony walencyjne, aby uzyskać energię z zakresu pasma przewodnictwa – w germanie samoistnym wynosi około 0,67 eV. Domieszkowanie borem wprowadza poziomy akceptorowe, dla których odległość energetyczna od pasma walencyjnego wynosi około 11 meV. Ile razy mniejsza jest energia, jaką potrzebują elektrony walencyjne, aby przejść do poziomu akceptorowego, w stosunku do energii, jaką muszą mieć, aby przejść do pasma przewodnictwa?
Odpowiedź podaj w postaci liczby całkowitej.
Odpowiedź: ............ razy
Tabela ilustruje wpływ koncentracji domieszek typu n i p na opór elektryczny właściwy krzemu.
Koncentracja domieszek [1/cmIndeks górny 33] | 5·10Indeks górny 1212 | 10Indeks górny 1313 | 5·10Indeks górny 1313 | 10Indeks górny 1414 | 5·10Indeks górny 1414 | 10Indeks górny 1515 | 5·10Indeks górny 1515 | 10Indeks górny 1616 | 5·10Indeks górny 1616 | 10Indeks górny 1717 | 5·10Indeks górny 1717 | 10Indeks górny 1818 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Opór elektryczny właściwy półprzewodnika typu n [omegacm] | 1000 | 400 | 200 | 50 | 10 | 5 | 1 | 0,5 | 0,18 | 0,1 | 0,04 | 0,02 |
Opór elektryczny właściwy półprzewodnika typu p [omegacm] | 3000 | 1500 | 500 | 150 | 30 | 15 | 3 | 2 | 1 | 0,2 | 0,08 | 0,04 |
Łączymy równolegle dwa elementy o jednakowych wymiarach i jednakowej koncentracji domieszek - 10Indeks górny 1616 na centymetr sześcienny. Jeden z elementów wykonano z krzemu typu n, drugi z krzemu typu p. Znajdź odpowiednie dane w tabeli i wyznacz stosunek natężenia prądu płynącego przez element wykonany z półprzewodnika typu n do natężenia prądu płynącego przez element wykonany z półprzewodnika typu p.
Bor wprowadza do germanu poziomy akceptorowe o energii 0,011 eV, a do krzemu – o energii 0,045 eV. Energia ta jest określona w stosunku do pasma walencyjnego. Wynika z tego, że:
- elektrony walencyjne w germanie potrzebują około cztery razy mniej energii, aby przejść do poziomu akceptorowego
- elektrony walencyjne w germanie potrzebują około cztery razy więcej energii, aby przejść do poziomu akceptorowego
- elektrony walencyjne w germanie potrzebują około cztery razy mniej energii, aby przejść do poziomu przewodnictwa
- elektrony walencyjne w germanie potrzebują około cztery razy więcej energii, aby przejść do poziomu przewodnictwa
Wprowadzenie do materiałów półprzewodnikowych domieszek typu p powoduje między innymi:
- zwiększenie koncentracji elektronów swobodnych
- zwiększenie koncentracji elektronów swobodnych i dziur
- zwiększenie ruchliwości nośników prądu
- zwiększenie koncentracji dziur
Dla danego materiału, przy tej samej koncentracji domieszek typu n i p, opór elektryczny właściwy półprzewodników typu p jest większy niż półprzewodników typu n. Przyczyną tego jest:
- większy ładunek elektryczny elektronów niż dziur
- większa ruchliwość elektronów niż dziur
- mniejsza koncentracja dziur niż elektronów przy tej samej koncentracji atomów domieszek danego typu
Atomy glinu wprowadzone do krzemu tworzą poziomy akceptorowe o energii 1,038 eV mniejszej niż energia elektronów z zakresu pasma przewodnictwa. Przerwa wzbroniona w krzemie wynosi około 1,11 eV. Wynika z tego, że energia, jaką potrzebują elektrony z pasma walencyjnego, aby przejść do poziomów akceptorowych, wynosi około:
- 72 eV
- 0,72 eV
- 72 meV
- 0,72 meV