KYP0040 MATERJALITEADUSE ÜLDALUSED - tud.ttu.ee

Joonisel on näidatud ka, millised 5A rühma elemendid käituvad doonorina IVA rühma
pooljuhtmaterjalides.
Doonorlisandi (antud juhul fosfori) kontsentratsiooni tähistatakse N d . Kui peaaegu kõik
doonorlisandi aatomid on ioniseeritud, siis:
n ≈ Nd >> p ;
σ ≈ σn
= n ⋅μn
⋅ e
(11.6)
Lisandjuhtivuse piirkonnas on elektronide kontsentratsioon püsiv ja juhtivuse temperatuursõltuvuse
määrab liikuvuse sõltuvus temperatuurist. Ka pooljuhtides laengukandjate liikuvus temperatuuri
tõusul väheneb, kuna hajutamine suureneb.
Kui viia Si kristalli IIIA rühma elemendi (näiteks boori B) aatom, siis ei jätku ühte sidemesse ühte
elektroni (joon 11-14). Elektroni puudumine sidemes on aga auk. Need augud võivad kergesti saada
vabaks, kui nad saavad juurde energia E a . Vastav tsoonidiagramm on toodud joonisel 11-15.
Diagrammilt on näha, et boori aatom tekitab lubatud, kuid tühja energianivoo keelutsoonis kaugusel
E a valentstsooni laest. Sinna võib energia E a juurdesaamisel minna elektron valentstsoonist ja seega
tekib vaba auk. Selliseid lisandeid nimetatakse elektronide aktseptoriteks. Elektroni ülemineku tõttu
tekib aktseptori nivool liikumatu negatiivse laenguga ioon (boori ioon). Kui peaaegu kõik
aktseptorlisandi aatomid on ioniseeritud, siis:
p ≈ Na >> n , kus N a – aktseptorlisandi kontsentratsioon
σ ≈ σp
= p ⋅μp
⋅ e
(11.7)
11.7 Dielektrikud
Dielektrikute (isolaatorite) kõige iseloomulikum omadus on nende polariseerumine välises
elektriväljas. Polarisatsioon – see on laengute nihkumine dielektriku sees nii, et tekib sisemine
elektriväli, mis on suunatud vastupidi välisele väljale.
Polarisatsiooni iseloomustab joonis 11-18. Kondensaatori mahtuvus avaldub
Q
C = (11.8)
U
kus Q on laeng kondensaatori plaadil.
Kui kondensaatori plaatide vahel on dielektrik, avaldub mahtuvus valemiga:
S
C = ε ⋅
(11.9)
l
kus S – plaadi (ja dielektriku) pindala;
l – dielektriku paksus;
ε – võrdetegur, mida nimetatakse dielektriliseks läbitavuseks.
Mida suurem on dielektriline läbitavus, seda suurem on kondensaatori mahtuvus.
Kasutatakse ka suhtelise dielektrilise läbitavuse mõistet ε r :
ε C
ε r = = ,
ε0
C0
kus C 0 – kondensaatori mahtuvus, kui plaatide vahel on tühjus (vaakum);
ε 0 – vaakumi dielektriline läbitavus (8,85·10 -12 F/m)
59