Materiály a technická dokumentace - UMEL - Vysoké učení ...

82 Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií VUT v Brně
a) b)
Obr. 4.8 Pásový model polovodiče P typu
a) při teplotě T → 0 K (žádná vodivost)
b) při teplotě T > 0 K jsou zachyceny elektrony z pásu valenčního na akceptorech.
Ionizované akceptory vytvářejí záporný nepohyblivý náboj, vzniklé díry v pásu
valenčním jsou volně pohyblivé. Na obrázku je znázorněn i vznik volného
elektronu a díry mechanismem polovodiče vlastního.
Kontrolní otázky:
1) Co vyjadřují pásové modely pevných krystalických látek?
2) Jaký je rozdíl mezi pásovým modelem kovů, polovodičů a izolantů?
3) Nakreslete pásový model vlastního polovodiče pro teplotu T → 0 K a pro T > 0 K
s vyznačením mechanismu vzniku páru elektron díra.
4) Nakreslete pásový model příměsového polovodiče N typu pro teplotu T → 0 K a pro
T > 0 K s vyznačením stavu ionizace příměsí na donorové hladině.
5) Nakreslete pásový model příměsového polovodiče P typu pro teplotu T → 0 K a pro
T > 0 K s vyznačením stavu ionizace příměsí na akceptorové hladině.
Shrnutí:
V kapitole jsou zavedeny pásové modely pevných krystalických látek a ukázány rozdíly mezi
pásovými modely kovů, polovodičů a izolantů. Je vytvořena představa pásového modelu
polovodiče vlastního a příměsového N a P typu.
4.3 Generace a rekombinace elektronů a děr
Cíl:
Vysvětlení pojmu termodynamické rovnováhy jako rovnováhy mezi generací a rekombinací
nosičů při konstantní teplotě.
Výklad provedeme pro polovodič vlastní (intrinsický), jehož redukovaný pásový model je
znázorněn na obr.4.5. S rostoucí teplotou tepelná energie mřížky působí na vázané elektrony
ve valenčním pásu, takže se určitému počtu těchto elektronů podaří překonat zakázaný pás
energií a dostat se do pásu vodivostního. Ve valenčním pásu zůstane po elektronu, který
přejde do pásu vodivostního, nezaplněné místo – díra. Při konstantní teplotě
a termodynamické rovnováze probíhá neustále generace G elektronů, která nezávisí na počtu
již uvolněných elektronů, poněvadž zásoba vázaných elektronů ve valenčním pásu je
o mnoho řádů vyšší. Velikost generace označíme g
G = g