Валентная зона — самая верхняя занятая электронами зона.
- Отделена от зоны проводимости — ближайшей незаполненной электронами зоны.
- Запрещенная зона — энергетический промежуток между валентной и зоной проводимости.
Что называется валентной зоной?
Вале́нтная зо́на — энергетическая область разрешённых электронных состояний в твёрдом теле, заполненная валентными электронами. В зонной теории это первая зона (если двигаться сверху вниз), целиком или большей частью расположенная ниже уровня Ферми.
Что такое область пространственного заряда?
Область пространственного заряда – это приповерхностный участок полупроводника, заряженный в присутствии внешнего поля.
- Пространственный заряд – заряд, возникший в этой области.
- ОПЗ характеризуется неэлектронейтральностью, вызванной внешним полем.
Как изменить ширину запрещенной зоны?
Изменение ширины запрещенной зоны полупроводника достигается путем:
- Легирования кристаллов полупроводника для увеличения концентрации носителей заряда.
- Регулирования количества слоев в слоистых полупроводниках для уменьшения ширины запрещенной зоны.
Какая зона называется зоной проводимости?
Зона проводимости — разрешенная для электронов зона энергий, расположенная выше уровня Ферми.
В полупроводниках и диэлектриках она доступна для размещения электронов, а в полуметаллах — частично заполнена.
Какие бывают виды проводимости?
Существует два основных типа проводимости, определяемых природой носителей заряда:
- Электронная проводимость (I рода)
- Электронная проводимость: обусловлена движением свободных электронов в материале.
- Дырочная проводимость: обусловлена перемещением «дырок» (отсутствующих электронов) в полупроводниках и изоляторах.
- Биполярная проводимость: наблюдается в полупроводниках, где носителями заряда являются как электроны, так и дырки.
- Ионная проводимость (II рода)
- Катионная проводимость: обусловлена переходом катионов (положительно заряженных ионов) между положениями в кристаллической решетке.
- Анионная проводимость: обусловлена переходом анионов (отрицательно заряженных ионов) между положениями.
- Смешанная проводимость: наблюдается в материалах, где носителями заряда являются как катионы, так и анионы.
Чему равна ширина запрещенной зоны?
Ширина запрещенной зоны в полупроводниках определяет разницу между энергиями электронов, находящихся в зоне проводимости (с минимальной возможной энергией) и валентной зоне (с максимальной возможной энергией).
Ширина запрещенной зоны является важнейшей характеристикой полупроводников и классифицирует их на три типа:
- Узкозонные полупроводники (ширина запрещенной зоны менее ~0,5 эВ): имеют низкое удельное сопротивление и проводят ток при низких напряжениях.
- Полупроводники со средней шириной запрещенной зоны (ширина запрещенной зоны от ~0,5 до ~3 эВ): имеют удельное сопротивление в промежуточном диапазоне.
- Широкозонные полупроводники (ширина запрещенной зоны более ~3 эВ): характеризуются высоким удельным сопротивлением и обладают изолирующими свойствами.
Широкозонные полупроводники имеют большое практическое значение из-за своей устойчивости к высоким температурам, высоким напряжениям и радиации. Они используются в высокомощных электронных приборах, светодиодах и солнечных элементах.
Можно ли получить pn переход?
pn-переход, граница между двумя зонами полупроводника p- и n-типа, обладает важными электронными свойствами.
- Традиционный метод получения сплавлением имеет свои недостатки.
- Альтернативный вариант — выращивание кристалла из расплава, обеспечивает более высокое качество поверхности.
Что такое pn переход простыми словами?
p-n-переход – тонкий слой, образующийся на границе контакта двух полупроводников с противоположными типами проводимости: * Акцепторный (p-область): Добавлены атомы примеси, создающие дырки. * Донорный (n-область): Добавлены атомы примеси, создающие свободные электроны. При контакте на границе происходит диффузия носителей заряда: дырки из p-области переходят в n-область, а электроны – наоборот. Это создает область объемного заряда с электрическим полем, направленным от p- к n-области. Ключевые свойства p-n-перехода: * Создает барьерный слой (обедненная область), который препятствует току в прямом направлении (вольтаж приложен «правильно»). * Позволяет току свободно протекать в обратном направлении (вольтаж приложен «неправильно»), создавая диодный эффект. * Используется в различных электронных устройствах, включая: * Диоды * Транзисторы * Солнечные элементы * Светодиоды
Как определить ширину запрещенной зоны?
Существует несколько методов определения ширины запрещенной зоны в полупроводниках:
- По температурной зависимости носителей заряда (или удельной электропроводности): метод основан на исследовании экспоненциальной зависимости концентрации носителей заряда от температуры, которая определяется шириной запрещенной зоны.
- По спаду фотопроводимости: в этом методе измеряется изменение фотопроводимости образца полупроводника при изменении длины волны падающего света. Точка спада фотопроводимости соответствует энергии квантов света, равной ширине запрещенной зоны.
- По краю основной полосы оптического поглощения: при освещении полупроводника светом определенной длины волны (энергии фотона) возможно возбуждение электронов из валентной зоны в зону проводимости. Край полосы поглощения соответствует минимальной энергии фотона, необходимой для возбуждения, и соответствует ширине запрещенной зоны.
Широко применяется также спектроскопия углового разрешения (ARPES), которая позволяет непосредственно измерять электронную структуру материала и определять ширину запрещенной зоны.
Знание ширины запрещенной зоны полупроводника является важной характеристикой, поскольку оно определяет оптические, электрические и тепловые свойства материала и влияет на его область применения. Например, полупроводники с узкой запрещенной зоной обладают высокой электропроводностью и используются для изготовления солнечных батарей и светоизлучающих диодов, в то время как полупроводники с широкой запрещенной зоной менее электропроводны и применяются в высокотемпературных электронных приборах и датчиках.
В чем измеряется ширина запрещенной зоны?
Ширина запрещённой зоны (energy gap), обозначаемая как Eg, измеряется в электрон-вольтах (эВ).
Электрон-вольт (эВ) — внесистемная единица измерения энергии, равная энергии, приобретаемой электроном при прохождении разности потенциалов в 1 вольт.
Ширина запрещённой зоны является важнейшим параметром полупроводниковых материалов. Она определяет:
- Электропроводность материала
- Оптические свойства (например, цвет)
- Термоэлектрические свойства
Величина ширины запрещённой зоны зависит от химического состава и кристаллической структуры материала.
- В проводниках ширина запрещённой зоны очень мала (порядка нескольких сотых эВ) или отсутствует вовсе, что обусловливает их высокую электропроводность.
- В полупроводниках ширина запрещённой зоны составляет от 0,1 до нескольких эВ, при этом они обладают умеренной электропроводностью.
- В диэлектриках ширина запрещённой зоны превышает 3 эВ, что делает их практически непроводящими.
Как называется энергетическая зона в которой электроны находиться не могут?
Валентная зона — энергетическая зона заполненная электронами при абсолютном нуле.
Уровень Ферми — верхняя граница валентной зоны, за которую при T = 0 К электроны не могут перейти.
Электроны заполняют уровни валентной зоны снизу вверх, соблюдая принцип Паули.
Какой буквой обозначается проводимость?
Электропроводность — это физическое явление, характеризующее способность материала проводить электрический ток. Это обратная величина электрического сопротивления, обозначается буквой G и измеряется в Сименсах (См).
Электропроводность зависит от следующих факторов:
- Свойства материала (структура, наличие примесей, температура)
- Частота и форма электрического сигнала
- Влияние внешних условий (магнитное поле, механическая деформация)
Материалы с высокой электропроводностью, такие как металлы (медь, алюминий, серебро), имеют большое количество свободных электронов, которые могут перемещаться под действием электрического поля. Электропроводность полупроводников и диэлектриков, таких как кремний, германий, пластик, значительно ниже из-за меньшего количества свободных носителей заряда.
Электропроводность играет важную роль в различных областях науки и техники, включая электронику, электротехнику и материаловедение. Знание электропроводности материалов необходимо для проектирования и разработки электронных компонентов, таких как проводники, резисторы и транзисторы.
В чем измеряется Уэп?
Удельная электропроводность — это мера способности материала пропускать электрический ток.
В системе СИ она измеряется в сименсах на метр (См/м), что эквивалентно Ом-1·м-1.
В СГСЭ единицей измерения является обратная секунда (с-1).
Как обозначается ширина запрещенной зоны?
Ширина запрещенной зоны обозначается символом Eg (от англ. gap — «промежуток», «зазор»). Численно ее выражают в электрон-вольтах (эВ).
Полезные и интересные сведения:
- Ширина запрещенной зоны является важным параметром полупроводников.
- Она определяет электропроводность материала:
- У материалов с малой шириной запрещенной зоны проводимость выше (полупроводники).
- У материалов с большой шириной запрещенной зоны проводимость ниже (диэлектрики).
- Ширина запрещенной зоны может быть изменена путем легирования полупроводника.
Как образуется pn переход простыми словами?
Образование p-n перехода p-n переход – область соприкосновения полупроводников p-типа и n-типа, обладающая уникальными электрическими свойствами. Он образуется путем легирования отдельного кристалла полупроводника: * Одна сторона кристалла легируется атомами акцепторной примеси, создавая p-область. Это приводит к образованию дырок, которые являются подвижными носителями положительного заряда. * Противоположная сторона кристалла легируется атомами донорной примеси, создавая n-область. В результате образуются электроны, которые являются подвижными носителями отрицательного заряда. На границе между p- и n-областями электроны диффундируют из n-области в p-область, где рекомбинируют с дырками. Аналогично, дырки диффундируют из p-области в n-область, где рекомбинируют с электронами. Этот процесс создает области обеднения по обе стороны p-n перехода, лишенные свободных носителей заряда. При полезная и интересная информация: * Ширина области обеднения зависит от концентрации примесей с обеих сторон p-n перехода. * p-n переходы являются основой работы многих электронных устройств, таких как диоды, транзисторы и солнечные элементы. * Они могут использоваться для преобразования электрической энергии в световую (светодиоды) или в механическую (пьезоэлектрические приводы).
Сколько pn переходов в диод?
Полупроводниковый диод — это полупроводниковое устройство с двумя электрическими выводами (электродами).
- Внутренняя структура диода основана на p-n-переходе, который возникает на границе двух типов полупроводников: p-типа и n-типа.
Принцип работы диода основан на его асимметричной проводимости:
- При подаче прямого смещения (плюс к p-области, минус к n-области) диод открывается, и ток легко течет через него.
- При обратном смещении (плюс к n-области, минус к p-области) диод закрывается, и ток через него практически отсутствует.
Важные характеристики диодов:
- Прямое напряжение — напряжение, необходимое для открытия диода.
- Обратный ток — ток, протекающий через диод в закрытом состоянии.
- Максимальный допустимый ток — максимальное значение тока, которое может протекать через диод без повреждения.
Диоды широко используются в электронных схемах для различных целей, таких как:
- Выпрямление переменного тока в постоянный
- Ограничение тока
- Защита цепей от перенапряжения
Как работает PN?
PN-переход возникает при объединении двух полупроводниковых областей: P-типа и N-типа.
- P-область легируется акцепторами, создавая множество положительно заряженных носителей.
- N-область, в свою очередь, легируется донорами, создавая отрицательные носители.
- Граница между P- и N-областями, где встречаются противоположные носители, называется PN-переходом.
Что такое запрещенная зона чем определяется ее величина?
Запрещенная зона полупроводников и диэлектриков — это энергетический интервал, разделяющий валентную зону от зоны проводимости.
Ширина запрещенной зоны (Eg) определяет электрические и оптические свойства кристалла, например:
- У более широких запрещенных зон высшее электрическое сопротивление.
- Более узкие запрещенные зоны допускают большее количество носителей заряда, что делает материал более проводящим.
- Маленькая запрещенная зона позволяет материалу легче поглощать и излучать свет.
Как образуются энергетические зоны?
Энергетические зоны возникают в результате расщепления энергетических уровней электронов в атомах из-за воздействия решетки кристалла. Каждая зона содержит огромное количество уровней энергии, расположенных предель близко друг к другу.
В чем измеряется проводимость?
Электрическая проводимость измеряется в Си́менсах (См), единице Международной системы единиц (СИ), которая представляет величину, обратную электрическому сопротивлению (Ом).
Сименс характеризует способность материала пропускать электрический ток и определяется как:
G = 1/R
- G — проводимость (См)
- R — сопротивление (Ом)
Чем выше проводимость материала, тем меньше его сопротивление электрическому току.
Материал с проводимостью 1 См имеет сопротивление 1 Ом, а у материала с проводимостью 10 См сопротивление будет 0,1 Ом.
Что такое Уэп?
Усовершенствованная электронная подпись (УЭП) — это цифровая аналогия физической подписи.
- Криптографически объединяет файл подписи с личным ключом владельца подписи.
- Обеспечивает высокий уровень безопасности и юридическую силу электронных документов.