Uобр Is 0 Uпр

Основна галузь застосування напівпровідників:

1) електричні вентилі різної потужності на різні частоти;

2) некеровані і керовані транзистори;

3) нелінійні опори;

4) термоопори – термістори;

5) фотоопори;

6) фотоелементи;

7) термоелектричні генератори.

5. Гальваномагнітними ефектами в напівпровідниках називають такі явища, які виникають при одночасній дії на напівпровідник електричного і магнітного полів.

Всі гальваномагнітні ефекти діляться на поперечні (дія електричного і магнітного полів виявляється на гранях напівпровідника, паралельних електричному і магнітному полям) і поздовжні (з'являються вздовж зразка).

До поперечних відносять ефект Холу і Енттінсгаузена, до паралельних – зміна опору зразка в магнітному полі і ефект Нернста (подовжня різниця температур).

Розглянемо ефект Холу. Якщо напівпровідник, уздовж якого тече електричний струм, помістити в магнітне поле, перпендикулярне напряму струму, то у напівпровіднику виникне поперечне електричне поле, перпендикулярне струму і магнітному полю. Це явище отримало назву ефекту Холу, а виникаюча поперечна ЕРС – ЕРС Холу.

На рисунку 6.3 зображена пластина напівпровідника п-типу. Електричне поле Е направлено паралельно осі Z, а магнітне поле Н – уздовж осі У. На електрон, що рухається в магнітному полі, діє сила Лоренця, яка відхиляє його в напрямі, перпендикулярному напряму магнітного поля. В результаті електрони нагромаджуватимуться з одного із торців зразка. На протилежній грані створюватиметься позитивний заряд, обумовлений іонами донорної домішки, що не компенсується. Таке накопичення зарядів відбуватиметься до тих пір, поки дія виниклого в результаті такого процесу електричного поля не зрівноважить діючу на електрон силу Лоренця.

Е

Напрям

+ - ЕДС Холу

+ - Ех

+ -

Z + -

X

У напрям

струму Рисунок 6.3.

Оскільки носіями заряду в даному напівпровіднику є електрони, то ЕРС Холу матиме знак мінус. Для напівпровідників р-типу напрям поперечного електричного поля буде протилежний напряму електричного поля напівпровідника п-типу, тобто ЕРС Холу буде позитивна. Цю обставину використовують для визначення типу електропровідності напівпровідника.

Інший метод полягає в нагріванні одного кінця випробовуваного напівпровідника, як показано на рис. 6.4. При цьому, якщо випробовуваний напівпровідник типу р, то в нагрітому кінці, за рахунок витрати зовнішньої теплової енергії, більше число електронів буде перекинуто із заповненої зони на акцепторні рівні домішок у порівнянні з холодним кінцем. З гарячого кінця в холодний почнеться дифузія дірок, і він виявиться зарядженим негативно по відношенню до холодного.

Тх тип р Тг Тх тип п Тг

+ - - +

V V

Тх < Тг

Рисунок 6.4.

У разі випробування напівпровідника типу п в гарячому кінці за рахунок витрати зовнішньої енергії буде звільнена велика кількість електронів, ніж в холодному кінці, і вони почнуть шляхом дифузії розповсюджуватися до холодного кінця, де їх у вільному стані було менше. Внаслідок відходу електронів гарячий кінець заряджається позитивно, а холодний – негативно.

6 Закономірності електропровідності напівпровідників такі:

1. Із збільшенням температури провідність напівпровідників збільшується, що пояснюється збільшенням концентрації носіїв струму, оскільки із збільшенням температури істотно полегшується перекидання електронів із зайнятої зони в незайняту акцепторної домішки або із зайнятої зони донорної домішки в основну незайняту зону.

2. Провідність напівпровідників залежить від напруженості електричного поля, причому збільшення провідності напівпровідника із зростанням напруженості електричного поля викликано полегшенням перекидання електронів тепловим збудженням або на рівні акцепторних, або донорних домішок.

3. Збільшення провідності напівпровідників відбувається при дії на них променистої енергії. Пояснюється це тим, що енергія кванта світла-фотона перевершує ширину забороненої зони навіть більшості чистих напівпровідників.

4. Провідність твердих кристалічних тіл змінюється від деформації унаслідок збільшення або зменшення (розтягування або стиснення) міжатомних відстаней, що приводять до зміни концентрації і рухливості носіїв. Концентрація носіїв може стати менше або більше внаслідок зміни ширини енергетичних зон кристала і зсуву домішкових рівнів. Таким чином, у різних напівпровідників одна і та ж деформація може викликати як збільшення, так і зменшення питомої провідності.