Собственная проводимость полупроводников

Примесная проводимость полупроводников.

Электронно-дырочный переход и его свойства.

Полупроводниковые диоды.

Полупроводниковые триоды – транзисторы.

Сравнение свойств проводников, диэлектриков, полупроводников.

По способности проводить электрический ток все вещества условно можно разделить на 3 группы:

Проводники, полупроводники, диэлектрики.

а) По удельному сопротивлению:

- проводники

- диэлектрики

- полупроводники

Б) Если увеличить температуру у металлических проводников, то сопротивление будет увеличиваться, у полупроводников и диэлектриков – уменьшаться, причем у полупроводников в большей степени.

В) Сопротивление проводников и диэлектриков от освещенности практически не зависит, а у полупроводников при увеличении освещенности сопротивление уменьшается.

Г) При введении атомов примеси в проводники увеличивается сопротивление, а у полупроводников – уменьшается. К полупроводникам относятся элементы 4 группы таблицы Менделеева, а также сплавы элементов 4 группы с химическими элементами 3 и 5 групп.

Собственная проводимость полупроводников.

Рассмотрим собственную проводимость полупроводников на примере германия. Германий в таблице стоит на 32 месте в 4 группе, поэтому в дальнейшем будем рассматривать только валентные электроны германия. В кристаллической решетке связь между атомами германия ковалентная или парноэлектронная. При таком типе связи два соседних атома имеют одну общую электронную оболочку, на которой находятся два валентных электрона по одному от каждого атома. При сравнительно низких температурах все валентные электроны атомов германия участвуют в ковалентных связях. Свободных электронов нет и поэтому германий является диэлектриком.

-это ток электронов

- это ток дырок

Сообщим кристаллу германия дополнительную энергию, в результате нагревания или какого-либо излучения. За счет этой энергии электроны (валентные) могут разорвать ковалентные связи и из валентной зоны, перейти в зону проводимости, т.е. из связанного состояния перейти в свободное состояние. Такой процесс называется ГЕНЕРАЦИЕЙ ЭЛЕКТРОННО-ДЫРОЧНОЙ ПАРЫ. Т.к. место незавершенной ковалентной связи называется дыркой.

Т.о. за счет дополнительной энергии в кристалле германия появились свободные носители заряда: электроны и дырки. Одновременно с процессом генерации электронно-дырочных пар в кристалле германия происходит обратный процесс, при котором свободные электроны из зоны проводимости возвращаются в валентную зону, т.е. вступают в ковалентные связи.

Поэтому, если внутренняя энергия кристалла не меняется, то концентрация электронно- дырочных пар будет примерно постоянной. Если в кристалле германия создать электрическое поле, то начнется направленное движение свободных электронов в одну сторону, а дырок – в противоположную. По этой

Причине дырке приписывается положительный знак заряда. Электроны и дырки, двигаясь направленно, образуют токи, причем в чистых полупроводниках ток электронов равен току дырок. Такая проводимость называется СОБСТВЕННОЙ ПРОВОДИМОСТЬЮ. Общий ток будет складываться из тока электронов и тока дырок.