Přednáška 15

ní vazeb, ale 5. elektrony
zůstanou volné.
Tyto páté elektrony jsou
k atomovému jádru vázány slabě,
proto snadno přeskočído
vodivostního pásu a zvyšují tak
elektrickou vodivost krystalu.
Vznikl polovodič s nadbytkem
elektronů, s elektronovou
vodivostí (negativní), proto
polovodič typu N.
Atomy příměsi, které poskytují
nadbytečné elektrony se jmenují
donory (lat. donare = darovat).
Pásová teorie pevných látek
Příměsi 5-mocných prvků vytvářejí z uvolněných 5. valenčních
elektronů energiovou hladinu v zakázaném pásu blízko
spodního okraje vodivostního pásu, nazvanou donorová
hladina.
Její energiová vzdálenost od spodního okraje vodivostního pásu
je E
d
≈ 0,05 eV.
Zvyšováním koncentrace příměsi se donorová hladina štěpí –
vzniká donorový pás příměsi.
Při zvyšující se hustotě příměsi se donorový pás rozšiřuje, až se
může dotknout a tím splynout s pásem vodivostním.
V takové situaci se polovodič začne chovat jako vodič, tzv.
degenerovaný polovodič.
Pásová teorie pevných látek
Nevlastní polovodič typu P
Pokud jsou krystaly Si, Ge
dopovány atomy prvků 3-mocných
(bór-B, hliník-Al, galium-Ga,
indium-In, ...) účastní se 3
valenční elektrony příměsi vazeb,
ale 4. vazba zůstane otevřená.
Chybí 4. elektron, zůstává po
něm díra.
Díry se chovají jako + částice
(pozitivní), proto
polovodič typu P.
Atomy příměsi, které vyvolávají
v polovodiči nedostatek elektronů
se jmenují akceptory
(lat. accipere = přijímat).
Pásová teorie pevných látek
Kladné “díry” ve valenčním pásu vyvolávají děrovou vodivost.
Díra se může v mřížce pohybovat proto, že do ní přeskočí elektron
ze sousední vazby.
Akceptory vytvářejí v zakázaném pásu těsně nad valenčním pásem
energiovou hladinu zvanou akceptorová hladina.
Její energiová vzdálenost od horního okraje valenčního pásu
je E
a
≈ 0,08 eV.
Zvyšováním hustoty akceptorů se akceptorová hladina štěpí –
vzniká akceptorový pás příměsi.
Tento pás při vysoké hustotě akceptorů
může splynout s valenčním pásem.
Polovodič se opět začne chovat jako vodič,
tzv. degenerovaný polovodič.
Pásová teorie pevných látek
akceptorové hladiny
donorové hladiny
Polovodič typu N
Elektrony z donorových hladin
mohou být snadno vybuzeny do
vodivostního pásu. Ten proto
obsahuje mnohem více elektronů.
Valenční pás obsahuje stejně
malý počet děr jako dřív.
Polovodič typu P
Na akceptorové hladiny mohou
být snadno vybuzeny elektrony
z valečního pásu. Ten proto
obsahuje mnohem více děr.
Vodivostní pás obsahuje stejně
malý počet elektronů jako dřív.
Pásová teorie pevných látek
V polovodičích obou typů se vlivem tepelných kmitů mřížky
uvolňují elektrony a současně vznikají díry, a to po dvojicích.
Hustota takto vzniklých volných elektronů a děr je stejná,
ale velmi nízká.
V polovodičích obou typů (N i P) se proto podílí na vedení proudu
jak volné elektrony tak i volné díry.
Nosičům el. náboje, které jsou v menšině se říká minoritní a
nosičům náboje, kterých je většina se říká majoritní.
U dotovaných polovodičů
− typu N jsou majoritními nosiči elektrony, minoritními nosiči díry,
− typu P jsou majoritními nosiči díry, minoritními nosiči elektrony .
Pásová teorie pevných látek
Pásová teorie pevných látek
Pásová teorie pevných látek