Factori care influenteaza proprietatile semiconductoare

Factori care influenteaza proprietatile semiconductoare

Influenta impuritatilor. Cresterea gradului de impurificare prin dopare sau accidental (impuritati necontrolate) determina cresterea conductivitatii  semiconductorilor. Impurificarea necontrolata afecteaza negativ caracteristicile functionale ale semiconductorului respectiv si de aceea trebuie evitata in procesul de fabricare.

Influenta temperaturii. Odata cu cresterea agitatiei termice a particulelor, creste numarul electronilor din banda de conductie si al golurilor din banda de valenta, si deci creste conductivitatea totala a semiconductorului; spre deosebire de metale, in domeniul temperaturilor uzuale rezistivitatea semiconductorilor scade pe masura ce temperatura creste (v. fig.19)

Influenta campului electric. Probabilitatea de tranzitie a electronilor de pe nivelurile donoare (sau din banda de valenta) creste odata cu cresterea intensitatii campului electric, ceea ce conduce la cresterea conductivitatii electrice. In cazul campurilor electrice foarte intense, poate avea loc trecerea in avalansa a electronilor in banda de conductie, adica strapungerea semiconductorului care devine inutilizabil datorita efectului distructiv al strapungerii. Anumiti semiconductori prezinta fenomenul de luminiscenta sub actiunea campului electric datorita unor tranzitii cu efect radiativ in domeniul spectrului vizibil.

Influenta campului magnetic. Actiunea campurilor magnetice exterioare se manifesta prin efectul Hall si efectul magnetostrictiv. Efectul Hall consta in aparitia unei tensiuni electrice U_H intre fetele laterale ale unei placi semiconductoare de grosime d parcursa de curentul I si situata intr-un camp magnetic de inductie B, perpendicular pe placa (v. fig.20)

Tensiunea U_H are valoarea:

,   (29)

unde RH este constanta Hall a semiconductorului respectiv; generatoarele Hall construite pe baza acestui efect au aplicatii in masurarea campului magnetic, a intensitatii curentului electric etc.

Fig.19. Infleunta temperaturii asupra Fig.20. Efectul Hall in semiconductori

conductiei semiconductorilor si metalelor

Efectul magnetostrictiv in general consta in modificarea dimensiunilor unui corp sub actiunea unui camp magnetic; efectul magnetostrictiv la semiconductoare este mai redus decat in cazul unor metale.

Influenta radiatiilor. Lumina sau a alte radiatii actioneaza asupra semiconductorilor prin cresterea energiei purtatorilor de sarcina, ceea ce poate avea urmatoarele efecte:

- efect fotoelectric manifestat prin smulgerea unor electroni din suprafata materialului (fotocatozi);

- efect fotoconductiv manifestat prin cresterea conductivitatii electrice;

- efect fotovoltaic manifestat prin aparitia unei tensiuni electromotoare la jonctiunea p-n dintre doua semiconductoare;

- luminiscenta ce se manifesta indeosebi la actiunea radiatiilor cu energii

mai mari (ultraviolete sau Röentgen).

Influenta solicitarilor mecanice. Solicitarile mecanice produc modificarea distantelor interatomice in reteaua cristalina, ceea ce are ca efect modificarea rezistivitatii corpurilor.

Fig.21. Fenomenul piezoelectric in cristale

In cazul unor cristale semiconductoare prin deformarea retelei cristaline corpul se polarizeaza electric si produce o tensiune electromotoaare, efect numit piezoelectricitate. Pentru exemplificare in fig.21 se prezinta cazul unei retele cristaline in care in absenta solicitarilor mecanice ionii formeaza triplete ABC simetrice, cu moment electric nul; prin solicitarea cu forte F, reteaua se deformeaza, se modifica ungiurile legaturilor si suma momentelor electrice nu mai este nula, adica se produce polarizarea electrica. Efectul piezoelectric este utilizat la construirea traductoarelor mecano-electrice si a generatoarelor de ultrasunete.