Донор (физика): различия между версиями

849 байт добавлено ,  10 лет назад
Нет описания правки
Атомы донорных примесей, которые вводятся в полупроводник и отдают ему один или несколько электронов, создают избыток электронов и формируют так называемый [[полупроводник n-типа]]. Атом донора удерживает лишний электрон слабо, и при достаточной температуре этот электрон может перейти в [[зона проводимости|зону проводимости]] и участвовать в электропроводности кристалла.
 
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]]) сравнима 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]]. Мелкими донорами могут быть не только приместные атомы, но и комплексы структурных дефектов (например т.н. [[термодонор]]ы в [[кремний|кремнии]]. Многие [[примесь|примеси]] и [[точечный дефект|точечные дефекты]] (например [[золото]] и [[медь]] в [[кремний|кремнии]], [[вакансия|вакансии]] являются глубокими донорами. Они слабо влияют на [[удельное электросопротивление]], но существенно снижают [[время жизни]] [[неравновесный|неравновесных]] [[носитель заряда|носителей заряда]].
 
Лишний электрон притягивается кулоновской силой к иону донора, который имеет избыточный положительный заряд по сравнению с атомами полупроводника. Вследствие такого притяжения донорные уровни образуют водородоподобную серию с энергиями, которые можно рассчитать по формуле
:<math> E_d = E_C - R_H \frac{m_e ^ * / m_0}{\varepsilon ^ 2} \frac{1}{n^2} </math>