Какая разница между понятиями «загрязнения» и «примеси» в полупроводниках?

Полупроводниковые слитки (из них вырезают пластины, которые в дальнейшем используют при производстве приборов) получают методом направленной кристаллизации расплава исходного материала, предварительно очищенного от посторонних примесей (химических загрязнений) и обычно легированного определённым химическим элементом заданной концентрации - примесью, или легирующей добавкой.

Примесные полупроводники всегда содержат донорную или акцепторную примесь. В производстве полупроводниковых приборов примесные полупроводники используют чаще, поскольку в них свободные носители заряда образуются при более низких температурах, чем в собственных полупроводниках, и эти температуры сообразуются с рабочими температурами полупроводникового прибора.

Полупроводники, используемые для изготовления приборов, для обеспечения стабильности свойств последних должны иметь высокую степень чистоты. Например, содержание различных случайных примесей - загрязнений - в кремнии не должно превышать 1 * 10-11 %, в германии - 5 * 10-9 %, селене - 8 * 10-3 %, а для синтеза полупроводниковых соединений применяют селен с содержанием примесей не более 10-6... 10-5 %. Высокая степень чистоты полупроводниковых материалов достигается путём применения специальных технологий.

В частности, при изготовлении полупроводниковых приборов к поверхности кремниевых пластин предъявляются требования по минимальному содержанию различных загрязнений: органических, примесей металлов, механических частиц.

Ну из этого наверно можно вынести только одно: примесь – добавляется искусственно, для улучшения каких –то качеств, а загрязнение появляется само, без особого внешнего вмешательства, и главное, не дает никаких улучшений.

32) Что такое рекомбинация свободных носителей заряда? Ее механизмыРЕКОМБИНАЦИЯ носителей заряда в полупроводниках - исчезновение пары свободных противоположно заряженных носителей в результате перехода электрона из энергетич. состояния в зоне проводимости в незанятое энергетич. состояние в валентной зоне. При Р. выделяется избыточная энергия порядка ширины запрещённой зоны . Различают излучательную и безызлучатель-ную Р. Первая сопровождается излучением светового кванта с энергией (см. Рекомбинационное излучение). При безызлучательной Р. избыточная энергия может непосредственно передаваться решётке путём возбуждения её колебаний (фононная безызлучатель-ная Р.) пли рекомбинирующий электрон посредством кулоновского взаимодействия может передать энергию др. электрону зоны, переводя его в высокоэнергетич. состояние (оже-рекомбинация).

33) Что происходит в полупроводнике при одновременном внесении донорной и акцепторной примеси? Как определить тип электропроводности такого полупроводника?

Практически р-n-переход осуществляется не механическим контактом двух разных полупроводников, а внесением донорных и акцепторных примесей в разные части чистого полупроводника.

Удельная электрическая проводимость примесного полупроводника определяется концентрацией основных носителей и тем выше, чем больше их концентрация. На практике часто встречается случай, когда полупроводник содержит и донорные, и акцепторные примеси. Тогда тип электропроводности будет определяться примесью, концентрация которой выше. Полупроводник, у которого концентрации доноров Nd и акцепторов Na равны (Nd = Na)), называют скомпенсированным.

34,35)

36) Изобразить зонную энергетическую диаграмму собственного полупроводника и показать на ней переходы электронов.

Проведем анализ зон­­ной диаграммы со­б­­­ст­вен­­­ного по­лупро­во­­­д­ни­ка, представленной на рис. 1.24. Как уже от­ме­ча­лось, в со­­б­ст­ве­н­­ном по­лу­­­про­водни­ке при Т =0 ва­­ле­нт­ная зо­на по­л­­но­с­тью за­­­полнена эле­­кт­ро­­на­ми, а зона пр­о­во­­­ди­мо­с­ти абсо­лю­т­но сво­­­бод­на. В этих ус­ло­­виях по­лу­про­водник ве­­дет се­бя по­до­­бно иде­­а­ль­­но­му ди­­­­э­ле­к­трику, то есть не про­­­во­дит эле­к­­­т­ри­­­­чес­кий ток.

При температуре Т >0 име­­­ется вероятность то­­го, что не­ко­то­рые из эле­к­­­­­тро­нов за счет те­п­­ловых ко­­­­­ле­ба­ний ре­шет­ки пре­одо­­­­­­ле­­­ва­ют по­тен­ци­а­ль­­­ный ба­рьер D W _g и "ока­жу­­­т­ся" в зоне про­­во­ди­­мо­­­­­­­сти. Та­кой пе­ре­ход, со­­­­­­­от­вет­с­т­­ву­­ющий ге­не­ра­ции сво­бо­дных но­­­­­си­те­лей за­ря­да, обо­з­на­­­чен на рис. 1.24 стре­л­кой, на­­п­ра­в­лен­ной вверх. Одно­в­ре­менно в по­­­лу­про­во­­д­ни­ке на­б­лю­да­­­е­тся про­­цесс ре­ко­мби­на­­­ции но­си­те­лей за­ряда, обо­з­на­чен­ный на рис. 1.24 ст­ре­л­кой, на­­прав­лен­ной вниз. При уста­но­ви­в­ше­й­ся тем­­пе­­ра­ту­ре полу­про­­водника ско­рости про­цес­сов генерации и ре­ко­м­­би­на­ции ра­в­ны.

При приложении к полупроводнику внешнего электрического по­­­ля Е электроны зоны проводимости переходят на близлежащие сво­­­бодные уровни энергии в зоне проводимости и принимают уча­­­стие в процессе электропроводности.

В результате перехода электрона в зону проводимости, в ва­лен­т­­­ной зоне полупроводника остается свободное энер­гетическое со­­­­­с­то­­яние, пред­ставляющее дырку. Вслед­ствие этого валентная зо­­­на ока­­зывается не пол­но­стью заполненной электронами. Бла­го­­­да­ря на­­личию незанятых состояний электроны валент­ной зоны так­­же при­­­нимают участие в процессе электро­про­вод­но­сти за счет эста­­­фет­ных переходов под действием электрического по­ля на бо­лее вы­со­кие освободившиеся энергетические уров­ни. Со­во­­купное по­­­ве­де­ние электронов валентной зоны можно пред­ста­вить как дви­­­же­ние ды­­­рок, обладающих положительным зарядом q и эф­фек­­­тив­ной массой m*.