Донор (физика): различия между версиями
[непроверенная версия] | [отпатрулированная версия] |
Ququ (обсуждение | вклад) Добавление из украинской версии |
Ququ (обсуждение | вклад) м пробел |
||
Строка 7: | Строка 7: | ||
Донор электрона, или просто донор является примесью, имеющее избыток валентных электронов по сравнению с полупроводником, к которому она прилагается. Атом донора удерживает лишний электрон слабо, и при достаточной температуре этот электронн может перейти в [[зона проводимости|зону проводимости]], делокалироваться и вносить вклад в электрический ток. |
Донор электрона, или просто донор является примесью, имеющее избыток валентных электронов по сравнению с полупроводником, к которому она прилагается. Атом донора удерживает лишний электрон слабо, и при достаточной температуре этот электронн может перейти в [[зона проводимости|зону проводимости]], делокалироваться и вносить вклад в электрический ток. |
||
Дополнительный электрон, связанный с атомом донора образует так называемый ''донорный уровень'' в [[запрещенная зона|запрещенной зоне]]. Донорный уровень называется мелким, если его энергия (отсчитываемая от[[дно зоны проводимости|дна зоны проводимости]]) сравненма с характерной энергией теплового движения при комнатной температуре <math>k_bT</math>, где <math>T</math> - температура, а <math> k_B </math> - [[постоянная Больцмана]]. Эта энергия составляет примерно 26 м[[эВ]]. |
Дополнительный электрон, связанный с атомом донора образует так называемый ''донорный уровень'' в [[запрещенная зона|запрещенной зоне]]. Донорный уровень называется мелким, если его энергия (отсчитываемая от [[дно зоны проводимости|дна зоны проводимости]]) сравненма с характерной энергией теплового движения при комнатной температуре <math>k_bT</math>, где <math>T</math> - температура, а <math> k_B </math> - [[постоянная Больцмана]]. Эта энергия составляет примерно 26 м[[эВ]]. |
||
Лишний электронн притягивается кулоновским силой к иону донора, который имеет избыточный положительный заряд по сравнению с ионами полупроводника. Вследствие такого притяжения донорные уровни образуют водородоподобную серию с энергиями, которые можно рассчитать по формуле |
Лишний электронн притягивается кулоновским силой к иону донора, который имеет избыточный положительный заряд по сравнению с ионами полупроводника. Вследствие такого притяжения донорные уровни образуют водородоподобную серию с энергиями, которые можно рассчитать по формуле |
Версия от 20:12, 26 октября 2008
Донор — в физике твёрдого тела (см. также полупроводники) примесь в кристаллической решётке, которая отдаёт кристаллу электрон. Вводится при ковалентном типе связи. Бывают однозарядные и многозарядные. Например, в кристаллах из элементов IV группы периодической системы элементов кремнии, германии, донорами являются элементы V группы: фосфор, мышьяк, сурьма. Так как элементы пятой группы обладают валентностью 5, то четыре электрона образуют химическую связь с четырьмя соседними атомами кремния в решётке, а пятый электрон оказывается слабо связан (энергия связи порядка нескольких миллиэлектрон-вольт) и образует так называемый водородоподобный примесный центр, энергию, которого просто оценить из решения уравнения Шрёдингера для атома водорода, принимая во внимание, что электрон в кристалле — квазичастица и по массе отличается от массы покоя электрона, а также, что электрон движется не в вакууме, а в среде с некой диэлектрической проницаемостью.
Донор электронов - вещество, которое добавляется к полупроводник и отдает один или несколько электронов полупроводнику, создавая избыток электронов - и формирует, так называемый, полупроводник n-типа.
Донор электрона, или просто донор является примесью, имеющее избыток валентных электронов по сравнению с полупроводником, к которому она прилагается. Атом донора удерживает лишний электрон слабо, и при достаточной температуре этот электронн может перейти в зону проводимости, делокалироваться и вносить вклад в электрический ток.
Дополнительный электрон, связанный с атомом донора образует так называемый донорный уровень в запрещенной зоне. Донорный уровень называется мелким, если его энергия (отсчитываемая от дна зоны проводимости) сравненма с характерной энергией теплового движения при комнатной температуре , где - температура, а - постоянная Больцмана. Эта энергия составляет примерно 26 мэВ.
Лишний электронн притягивается кулоновским силой к иону донора, который имеет избыточный положительный заряд по сравнению с ионами полупроводника. Вследствие такого притяжения донорные уровни образуют водородоподобную серию с энергиями, которые можно рассчитать по формуле
где - энергия донорного уровня, - энергия дна зоны проводимости, - постоянная Ридберга (примерно 13,6 эВ), - эффективная масса электрона, - масса свободного электрона, - диэлектрическая проницаемость полупроводника, а n - целое число, которое может проегать значения от единицы до бесконечности, но практически важны лишь несколько самых низких уровней с малыми n.
Благодаря тому обстоятельству, что эффективные массы электронов в полупроводниках малы, а диэлектрические проницаемости довольно большие (порядка 10), энергия донорных уровней мала, а радиусы локализации соответствующих волновых функций довольно большие ~10 нм, распространяются на несколько периодов кристаллической решетки.