المرجع الالكتروني للمعلوماتية
المرجع الألكتروني للمعلوماتية

علم الفيزياء
عدد المواضيع في هذا القسم 11580 موضوعاً
الفيزياء الكلاسيكية
الفيزياء الحديثة
الفيزياء والعلوم الأخرى
مواضيع عامة في الفيزياء

Untitled Document
أبحث عن شيء أخر المرجع الالكتروني للمعلوماتية

العمرة المبتولة
2024-09-25
Predictor-Corrector Methods
22-5-2018
Alcohols from carbonyl compounds: Reduction
6-10-2020
الأمثال في كلام أمير المؤمنين (عليه السلام)
14-10-2015
الهرم Senescence
20-1-2020
نبذة تاريخية عن علم تقسيم النبات
28-2-2017

Complete Ionization and Freeze-Out  
  
4367   02:18 مساءً   date: 18-5-2017
Author : Donald A. Neamen
Book or Source : Semiconductor Physics and Devices
Page and Part : p 129


Read More
Date: 14-5-2017 4383
Date: 14-5-2017 2811
Date: 18-9-2020 1149

Complete Ionization and Freeze-Out

The probability function for electrons in the donor energy state was just given by Equation (1).

(1)

If we assume that (Ed - EF) >> kT, then

(2)

If (Ed – EF) >> kT, then the Boltzmann approximation is also valid for the electrons in the conduction band so that

We can determine the relative number of electrons in the donor state company with the total number of electrons; therefore we can consider the ratio of electrons the donor state to the total number of electrons in the conduction band plus dose state. Using the expressions of Equations (2), we write

(3)

The Fermi energy cancels out of this expression. Dividing by the numerator term, we obtain

(4)

The factor (Ec Ed) is just the ionization energy of the donor electrons.

At room temperature, then, the donor states are essentially completely ionized and, for a typical doping of 1016 cm-3, almost all donor impurity atoms have donated an electron to the conduction band.

At room temperature, there is also essentially complete ionization of the acceptor atoms. This means that each acceptor atom has accepted an electron from the valence band so that pa is zero. At typical acceptor doping concentrations, a hole is created in the valence hand for each acceptor atom. This ionization effect and the creation of electrons and holes in the conduction band and valence band, respectively, are shown in Figure 1.1.

Figure 1.1 Energy-hand diagrams showing complete ionization of (a) donor states and (b) acceptor states.

Figure 1.2 Energy-band diagram at T = 0 K for (a) n-type and (b) p-type semiconductors.

The opposite of complete ionization occurs at T = 0 K. At absolute zero degrees, all electrons are in their lowest possible energy state; that is, for an n-type semiconductor, each donor state must contain an electron, therefore nd = Nd or N+d = 0. We must have, then, from Equation (1) that exp [ (Ed EF) / kT] = 0. Since T = 0 K, this will occur for exp (-∞) = 0, which means that EF > Ed. The Fermi energy level must be above the donor energy level at absolute zero. In the case of a p-type semiconductor at absolute zero temperature, the impurity atoms will not contain any electrons, so that the Fermi energy level must be below the acceptor energy state. The distribution of electrons among the various energy states, and hence the Fermi energy, is a function of temperature.

A detailed analysis, not given in this text, shows that at T = 0 K, the Fermi energy is halfway between Ec and Ed for the n-type material and halfway between Ea and Ev for the p-type material. Figure 1.2 shows these effects. No electrons from the donor state are thermally elevated into the conduction band; this effect is called freeze-out. Similarly, when no electrons from the valance band are elevated into the acceptor states, the effect is also called freeze-out.




هو مجموعة نظريات فيزيائية ظهرت في القرن العشرين، الهدف منها تفسير عدة ظواهر تختص بالجسيمات والذرة ، وقد قامت هذه النظريات بدمج الخاصية الموجية بالخاصية الجسيمية، مكونة ما يعرف بازدواجية الموجة والجسيم. ونظرا لأهميّة الكم في بناء ميكانيكا الكم ، يعود سبب تسميتها ، وهو ما يعرف بأنه مصطلح فيزيائي ، استخدم لوصف الكمية الأصغر من الطاقة التي يمكن أن يتم تبادلها فيما بين الجسيمات.



جاءت تسمية كلمة ليزر LASER من الأحرف الأولى لفكرة عمل الليزر والمتمثلة في الجملة التالية: Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation وتعني تضخيم الضوء Light Amplification بواسطة الانبعاث المحفز Stimulated Emission للإشعاع الكهرومغناطيسي.Radiation وقد تنبأ بوجود الليزر العالم البرت انشتاين في 1917 حيث وضع الأساس النظري لعملية الانبعاث المحفز .stimulated emission



الفيزياء النووية هي أحد أقسام علم الفيزياء الذي يهتم بدراسة نواة الذرة التي تحوي البروتونات والنيوترونات والترابط فيما بينهما, بالإضافة إلى تفسير وتصنيف خصائص النواة.يظن الكثير أن الفيزياء النووية ظهرت مع بداية الفيزياء الحديثة ولكن في الحقيقة أنها ظهرت منذ اكتشاف الذرة و لكنها بدأت تتضح أكثر مع بداية ظهور عصر الفيزياء الحديثة. أصبحت الفيزياء النووية في هذه الأيام ضرورة من ضروريات العالم المتطور.