نیم رسانای ذاتی




یک بلور نیم رسانای کامل و فاقد هرگونه ناخالصی یا نقایص بلوری به نام نیم‌ سانای ذاتی شناخته می‌شود. در چنین ماده‌ای هیچگونه باربری در صفر درجه کلوین وجود ندارد، زیرا تراز ظرفیت از الکترونها پر شده و تراز هدایت خالی است. در دمای بالاتر با برانگیزش گرمایی الکترونهای تراز ظرفیت به تراز هدایت از طریق گاف انرژی ، زوجهای الکترون حفره تولید می‌شود. این زوجها تنها باربرهای موجود در نیم‌ رسانای ذاتی هستند.




مشخصات نیم رسانای ذاتی

  • برای نیم رسانای ذاتی بدلیل تولید زوج الکترون و حفره ، تراکم الکترون در تراز هدایت n (تعداد الکترونها در هر سانتیمتر مکعب) با تراکم حفره‌ها در تراز ظرفیت p (تعداد حفره‌ها در هر سانتیمتر مکعب) برابر است. هر یک از این تراکم باربرهای ذاتی را معمولا با نمایش می‌دهند. بنابراین برای نیم‌رسانای ذاتی است.

  • در یک دمای معین ، تراکم مشخص از زوجهای الکترون - حفره وجود دارد. بدیهی است که در صورت پایدار ماندن تراکم باربرها ، باید باز ترکیبی از زوجهای الکترون و حفره ، که به اختصار با EHP نمایش می‌شوند، با همان سرعت تولیدشان وجود داشته باشد. باز ترکیب موقعی رخ می‌دهد که یک الکترون در تراز هدایت به حالتی خالی در تراز ظرفیت رفته و بنابراین زوج الکترون - حفره را از بین ببرد. اگر سرعت EHP را با و سرعت باز ترکیب را با نشان دهیم، در حالت تعادل می‌باشد.

  • سرعت تولید EHP و سرعت باز ترکیب آنها به دما وابسته است. برای مثال با زیاد شدن دما افزایش می‌یابد و تراکم جدیدی از باربرها طوری برقرار می‌شود که سرعت بیشتر باز ترکیب دقیقا با سرعت تولید به تعادل برسد. در هر دمایی می‌توان پیش‌بینی نمود که سرعت باز ترکیب الکترون‌ها و حفره‌ها متناسب با تراکم و الکترون و تراکم حفره‌ها در حالت تعادل است.



تصویر

تولید EHP

تولید EHP را می‌توان به روش کیفی و با در نظر گرفتن گسیختگی پیوندهای کووالانسی در شبکه بلور تجسم نمود. اگر یکی از الکترونهای ظرفیت از محل خود در ساختمان پیوند کنده شده و بتواند آزادانه در شبکه حرکت کند، یک الکترون هدایت بوجود آمده و یک پیوند شکسته شده (حفره) باقی می‌ماند. انرژی لازم برای شکستن پیوند برابر با اندازه گاف انرژی است.

مباحث مرتبط با عنوان



تعداد بازدید ها: 19037