Full resolution (JPEG) - On this page / på denna sida - Sidor ...
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
Below is the raw OCR text
from the above scanned image.
Do you see an error? Proofread the page now!
Här nedan syns maskintolkade texten från faksimilbilden ovan.
Ser du något fel? Korrekturläs sidan nu!
This page has never been proofread. / Denna sida har aldrig korrekturlästs.
Teknisk Tidskrift
Atom
Meta/t
Oektronhalvledare
Hålhalvledare
W-eV
"/////////////////
Fig. 2.
-Metall-
-,Halvledare -
W-eV
W-eV
Fig. 3.
Ledningen i metaller och halvledare.
Man brukar antyda energitillstånden för
elektronerna i en fri atom — markerad som en
potentialtratt med kärnan djupt ned på axeln, till vänster i
fig. 2 —• såsom nivåer efter en vertikalt stigande
energiskala, med valenselektronens nivå överst.
Sammanslutas atomerna till en metall, så ger valensnivån
upphov till lika många tättliggande nivåer i
metallstycket som antalet deltagande atomer. Nivåerna
bilda ett energiband, där metallens valenselektroner
fördela sig, med högst en elektron i varje nivå. I
figuren är den genomsnittliga beläggningen per nivå
avsatt i horisontell led räknat från bandets högra
begränsningslinje och markerad genom en grovdragen
fördelningskurva, som sålunda förlöper längst till
vänster då alla nivåer äro fulla, och längst till höger
då alla nivåer genomsnittligt sakna elektroner.
Denna Fermikurva är en universell funktion av nivå-
energien och temperaturen,
och den närmar sig sina
båda vertikala asymptoter
exponentiellt. Den
belagda delen är också antydd
genom skuggning. Yid
vanlig temperatur blir
bandet fullpackat nedtill.
Karakteristiskt för en god
metall är emellertid, att
valenselektronerna äro
betydligt färre än nivåerna,
så att det är gott om plats
och kurvans största
variation kommer inom
nivåbandet. Varannan nivå
motsvarar ett tillstånd med
elektronrörelsen åt
vänster, och varannan rörelse
åt höger. I normalt
tillstånd äro båda belagda i
lika grad, metallen
strömlös. En ledningsström av
elektroner åt höger
uppstår, om elektroner under
inflytande av ett pålagt
fält delvis flytta över från
vänsternivåer till
högernivåer, vilket kan ske, om
nivåerna inte äro fyllda
förut. Proppfulla —
liksom alldeles tomma —
energiband känneteckna
en isolator.
Halvledaren har
liknande energinivåer, belagda
med elektroner enligt
samma universella lag.
Skillnaden är, att stora
områden av bandet i metallen
motsvaras av luckor som
sakna nivåer i
halvledaren, och det är just
elektronerna inom dessa
områden som främst ombesörja
ledningen i metallen. Är
bandluckan stor och
olyckligt placerad, bli alla
nivåer nedanför proppfulla och alla nivåer över luckan
helt tomma. Då har man en isolator. Ett annat fall
är, att luckans övre gräns inte ligger högre än att
nivåerna där kunna få litet med av den övre
fördelningssvansen, så som figuren visar. Man har då ett
fåtal elektroner i detta område och gott om nivåer
lediga för omgrupperingar. Det blir en halvledare,
därför att laddningsbärarna äro så få, en
elektronhalvledare. — Man kan också få halvledare på ett
annat sätt. Det är om luckans undre gräns ligger så
högt, att nivåerna strax under den få vara med om den
begynnande krökningen av fördelningskurvan: bilden
längst till höger i figuren. Bandet är alltså inte
alldeles bräddfullt där, och det medger en viss
omgruppering av elektronerna med övervikt på
vänsterrik-tade eller högerriktade rörelsetillstånd. På sätt och
vis är det ömvändningen till det första fallet. Den
ringa ledigheten i bandet bär sig i ledningshänseende
Nya
mvåer
26
7 febr. 1942
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
