Главная страница Случайная страница
КАТЕГОРИИ:
АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника
Характеристики кремния и германия
|
|
Кремний и германий – четырехвалентные элементы с простой структурой (8 атомов в элементарной ячейке) и ковалентными связями, полностью насыщенными при низких температурах. При повышении температуры часть ковалентных (двойных) связей разрывается, что ведет к образованию электронно-дырочных пар. Число пар собственных носителей в собственном полупроводнике пi следующим образом зависит от температуры Т и ширины зоны:
где b – const данного материала; Т – температура по шкале Кельвина.
Величина тока в полупроводнике, созданная дрейфующими под действием поля носителями, определяет удельное сопротивление полупроводника ρ. Из определения ρ как величины обратной проводимости σ следует, что
где μ +, μ – – подвижности носителей; р, п – объемные плотности положительных и отрицательных носителей.
Некоторые характеристики чистых (беспримесных) кремния и германия приведены в табл. 3.1.
Из таблицы видно, что ширины запрещенных зон кремния и германия отличаются меньше чем в два раза, а число носителей – на три порядка. Это связано с экспоненциальной зависимостью числа носителей от ширины запрещенной зоны. Подвижности носителей близки по величине и, что очень важно для спектрометрических измерений, подвижности электронов и дырок – одного порядка и в германии, и в кремнии. Видно, что если полупроводник охладить, то подвижности резко возрастут, а следовательно, улучшатся временные характеристики детектора. Уменьшение μ + и μ – с ростом Т объясняется увеличением сечения неупругих столкновений носителей с решеткой.
Таблица 3.1.Физические характеристики кремния и германия
| Характеристика | Si | Ge |
| Атомный номер Атомная масса Плотность при 300 оК, г ¤см3 Диэлектрическая постоянная Ширина щели при 300 оК, эВ Энергия ионизации, эВ Плотность собственных носителей при 300 оК, см – 3 Подвижность электронов при 300 оК, см3(В× с) Подвижность дырок при 300 оК, см3(В× с) Подвижность электронов при 77 оК, см3(В× с) Подвижность дырок при 77 оК, см3(В× с) Собственное удельное сопротивление при 300 оК, Ом× см Собственное удельное сопротивление при 77 оК, Ом× см | 28, 06 2, 33 1, 106 3, 66 1, 5× 1010 4× 104 1, 8× 104 3× 105 - | 72, 60 5, 33 0, 67 2, 96 2, 4× 1013 3, 6× 104 4, 2× 104 5× 104 |
Используя характеристики германия и кремния, приведенные в табл. 3.1, получаем при Т = 300 °К для беспримесных полупроводников численные значения удельного сопротивления:
Ом·см, 
=230 · 103 Ом·см.
Видно, что сопротивление очень быстро растет с уменьшением температуры. При Т = 77 °К собственная проводимость и кремния, и германия падает настолько, что (при отсутствии примесных уровней) они являются превосходными изоляторами и, следовательно, их можно использовать для изготовления однородных полупроводниковых счетчиков.