Розподіл Ферми

Для роботи електронних приладів необхідні вільні електрони. Тільки в цьому випадку вони зможуть виконувати функції носіїв електричного струму.

П ри температурі абсолютного нуля (Т=0⁰К) і відсутності інших джерел збудження електрони в атомах будь-якої речовини займають рівні з найменшою енергією. У провідниках, що володіють високою концентрацією електронів у зоні провідності, розподіл електронів за величинам енергії можна зобразити графіком (рисунок 1.3), названим розподілом Ферми. З графіка (крива) видно, що при температурі абсолютного нуля немає електронів, що володіють енергією, більшої Wf (рівень Ферми). Величина Wf залежить від фізичних властивостей матеріалу.

Види електронної емісії

Щоб електрони могли вийти за межі катода, необхідно повідомити їм ззовні деяку енергію, достатню для подолання протидіючих сил. У залежності від способу повідомлення електронам додаткової енергії розрізняють такі види електронної емісії:

• термоелектронну, при якій додаткова енергія повідомляється електронам у результаті нагрівання катода;

• фотоелектронну, при якій на поверхню катода впливає електромагнітне випромінювання;

• вторинну електронну, що є результатом бомбардування катода потоком чи електронів іонів, що рухаються з великою швидкістю;

• електростатичну, при якій сильне електричне поле в поверхні

Закріплення вивченого матеріалу

Дати у зошиті відповіді на питання:

1.1 Що таке дозволені, заборонені енергетичні зони? Що таке ширина забороненої зони?

1.2 Як розподіляються тверді тіла за шириною забороненої зони?

1.3 Що характеризує рівень Фермі?

1.4 Приведіть види електронної емісії

Самостійна робота № 2

Тема: Вольтамперна характеристика PN переходу та матеріали. Види пробоїв в напівпровідниках

Мета:

Знати - основну характеристику PN переходу і її залежність від матеріалу та температури, пробої PN переходу

Вміти - пояснити виникнення пробоїв PN переходу

План вивчення теми:

1.Вольтамперна характеристика PN переходу

2.Пробої PN переходу

3.Температурні і частотні властивості

Рекомендована література

Гершунський Б.С. « Основи електроніки і мікроелектроніка» К. « В.ш.» 1987 ст. 54-60

Ісаков Ю.А. « Промислова електроніка » Київ 1975, ст 9-14

Пасинков В.В. « Напівпровідникові прилади» М. « В.ш.» 1981, стр 38-41

Основні теоретичні відомості Вольтамперна характеристика pn переходу

Вольтамперна характеристика (ВАХ) є основною характеристикою PN переходу.

У першому квадранті - характеристика прямого включення PN переходу. При незначному збільшенні напруги кількість основних носіїв заряду, які можуть подолати PN перехід, збільшується згідно з експонентному законом

І=І₀(е ^еu/Кт-1), (2.1)

де І₀ -це зворотний струм насичення (дрейфовий струм),

Кт - постійна Больцмана температурний коефіцієнт,

U - напруга,

е - заряд електрона.

У третьому квадранті - зворотна характеристика PN переходу. Iзв. насичення характеризує величину дрейфового струму через PN перехід. При збільшенні величини U зв.мах, дрейфовий струм різко збільшується, наступає пробій PN переходу.

З графіка ВАХ видно, що в зворотному напрямі характеристика обмежена напругою пробою Uзв, перевищення якої викликає різке зростання зворотного струму при незначному збільшенні прикладеної напруги.