Одним из таких осложняющих факторов может быть существование большого числа центров, находящихся в некоторой области температур в состоянии возбуждения, но не ионизации. На рис. 4.21 изображен полупроводник я-типа, в котором действует Nd донорных центров и Na компенсирующих акцепторов разной природы. На этом же рисунке показано несколько возбужденных состояний электронов, связанных на донорах. До- норный центр может быть нейтрален, если его электрон находится в одном из р! состояний, отвечающих энергии (ес—га), но он может быть нейтрален и в случае, когда тот же электрон находится в одном из рг состояний, отвечающих энергии егь 4.1. Равновесная статистика электронов 397 Рис. 4.21. Несколько более сложная, чем на рис. 4.18, модель спектра энергетических состояний для полупроводника n-типа, в котором действует Nd донорных центров одного типа и Na компенсирующих центров разных типов. На рисунке также показано несколько первых возбужденных состояний каждого донорного центра. Когда электрон связан на доноре в любом из р! основных состояний или в любом из рг возбужденных состояний, находящихся при энергии (ес—6d + 8r0» кулоновское отталкивание препятствует заполнению любого из оставшихся состояний вторым электроном. 1 — зона проводимости; 2 — возбужденные состояния донора; 3 — основное состояние донора; 4 — уровни компенсирующих акцепторов с суммарной концентрацией Na. расположенной выше основного состояния. (Здесь г есть целое число, нумерующее при движении вверх, начиная с г=2, различные возбужденные состояния центра.) Если учесть различные возбужденные состояния, равновесный статистический вес видоизменяется таким образом, что при данной энергии Ферми доля нейтральных центров может стать больше. Только в том случае, когда каждое возбужденное состояние расположено по крайней мере на 3k0T выше уровня Ферми, существованием этих состояний можно пренебречь. Как указано в «Статистике полупроводников», весовой вклад более высоких связанных состояний следующим образом видоизменяет уравнение (4.36): М*« + *о> в М.ехр(-^Г) l+£(Pi/Pr)exp(-erl/W) 398 Гл. 4. Полупроводники Знаменатель правой части этого уравнения всегда больше единицы за исключением случая, когда все возбужденные состояния лежат на несколько k0T выше энергии Ферми и становится справедлив простой анализ предыдущего раздела. Когда знаменатель в правой части (4.44) значительно больше единицы, концентрация свободных носителей становится меньше, чем следовало бы ожидать из уравнения (4.36) при той же температуре.
Ви переглядаєте статтю (реферат): «Влияние возбужденных состояний» з дисципліни «Фізика твердого тіла»
