Fyzikální základy polovodičů
Níže je uveden pouze náhled materiálu. Kliknutím na tlačítko 'Stáhnout soubor' stáhnete kompletní formátovaný materiál ve formátu DOC.
Vliv příměsí na vodivost polovodičů je obrovský. Nepatrnými koncentracemi nečistot lze dosáhnout zvětšení vodivosti polovodiče až o deset řádů podle koncentrace příměsí. Zvětšení vodivosti zjistíme již v případě, kdy jeden atom příměsi připadá na 1010 atomů základního materiálu. Při běžně užívaných koncentracích připadá na jeden atom donoru nebo akceptoru 104 až l08 atomů polovodiče. V látkách obsahujících příměsi působí vždy současně vlastní i nevlastní vodivost. Vlastní vodivost polovodiče je způsobena uvolňováním nosičů při rozbíjení vazeb základního (čistého) polovodivého materiálu. Protože při rozbití vazby vzniká vždy současně elektron i díra, objevují se oba druhy nosičů náboje v krystalové mřížce látky bez ohledu na druh její nevlastní vodivosti. Proto je v materiálu s nevlastní vodivostí typu N kromě velikého množství volných elektronů také určitý počet pohyblivých kladných nábojů děr a v látce s nevlastní vodivostí typu P určitý počet volných elektronů.
Volné nosiče náboje, jejichž počet v látce převládá, tj. v látce s nevlastní vodivostí typu N elektrony a v látce s nevlastní vodivostí typu P díry, nazýváme většinové (majoritní). Nosiče opačného znaménka jsou nosiče menšinové (minoritní). V látce s nevlastní vodivostí typu N jsou minoritními nosiči díry, v látce s nevlastní vodivostí typu P elektrony.
Polovodivé vlastnosti vykazují také sloučeniny tří a pětimocných prvků. Počet atomů obou prvků musí být v poměru 1 : l, aby počet valenčních elektronů obou atomů dohromady byl osm. Protože atomy těchto prvků jsou vázány kovalentní vazbou (tj. vzájemným sdílením dvojic valenčních elektronů,. vytváří se u obou atomů valenční sféry obsazené čtyřmi elektrony.
V zásadě může být použito kterékoli kombinace trojmocných prvků (B, Al, Ga, In) a pětimocných prvků (N, P, As, Sb). Nejvýhodnější vlastnosti však mají sloučeniny GaAs, InP a AlSb. Pro získání nevlastní vodivosti typu P se užívají příměsi dvojmocné (Zn), pro typ N šestimocné (Te). Proti křemíku a germaniu vynikají tyto materiály, nazývané intermetalické polovodiče, neobyčejně velkou pohyblivostí elektronů (v GaAs 0,8 m2/V.s, tj. asi pětkrát větší než v křemíku). Této vlastnosti se využívá při výrobě některých součástek, určených pro velmi vysoké kmitočty.
Vznik nevlastní vodivosti typu N. Atom donoru je označen D. Vznik nevlastní vodivosti typu P. Atom akceptoru je označen A.PŘECHOD PN
Přechod PN bez působení vnějšího napětí
Mějme destičku z monokrystalu polovodiče, jejíž jedna část má nevlastní vodivost typu P a druhá část typu N. Místo, kde se mění vodivost P na N, se nazývá přechod PN.
Z atomů příměsí vznikly v krystalové, mřížce pevně vázané jednomocné ionty, které se nemohou zúčastnit vedení elektrického proudu. Průchod proudu krystalem však mohou působením svého elektrostatického pole velmi podstatně ovlivnit.