Полупроводники. Собственная проводимость полупроводников

Полупроводники

 
К полупроводникам относятся такие вещества, как германий, кремний, углерод, селен и др., которые имеют проводимость электрического тока, лежащую между средней проводимостью проводников и диэлектриков.

Основное свойство полупроводников — наличие удельного сопротивления, убывающего при повышении температуры, изменении освещённости или добавлении какой-либо примеси к веществу.

Полупроводники обладают некоторыми полезными свойствами и широко используются для получения твердотельных устройств радиоэлектроники:

  • диодов;
  • термо- и фоторезисторов;
  • транзисторов.

Рассмотрим строение одного из полупроводников, например, кремния. Это один из самых распространённых полупроводников, имеющий дешёвую технологию получения и очистки.Строение кремния. Полупроводник.

При любой температуре выше абсолютного нуля, в его кристаллической решётке между атомами устанавливается ковалентная связь (показано на рисунке). Существует конечная вероятность того, что электрон в решётке станет находиться в возбуждённом состоянии и покинет свою позицию, оставляя вместо себя электронный дефицит, который называется «дырка». Под действием внешнего напряжения электроны и дырки могут перемещаться по полупроводнику.

Перемещение "электроэнергиях" - "дырка"

При комнатной температуре минимальное количество электронов свободно перемещается по полупроводнику, и его свойства схожи со свойствами диэлектрика. Но по мере повышения температуры, появляется всё большее число валентных электронов и проводимость вещества возрастает. Проводимость полупроводников можно увеличить также с помощью добавления примесей других химических элементов.

Собственная проводимость

 
Полупроводники делятся на две основные категории:

  • с собственной проводимостью;
  • с примесной проводимостью.

Собственной проводимостью обладают химически чистые полупроводники (кремний или германий). Чтобы высвободить в них электроны требуется энергия около 1,5 эВ. Это происходит при нагревании. Появившиеся свободные электроны и дырки свободно перемещаются по кристаллу полупроводника. Ели кристалл поместить во внешнее электрическое поле, то будет организовано упорядоченное движение зарядов — электрический ток. Так как ток создаётся не только движением электронов, но и дырок, то можно сказать, что в собственных полупроводниках существует электронно-дырочная проводимость.

Электфронно-Дырочная проводимость

Электрический ток в собственном полупроводнике находится под влиянием плотности электронов в зоне проводимости. Он сильно зависит от температуры.