Електропровідність напівпровідників

Так як валентна зона і зона провідності у кристалічних провідників не розділені, електрони вільно переходять з одного дозволеного підрівня на іншій, набуваючи впорядковану швидкість під дією прикладеної напруги.
У напівпровідникових кристалів провідність визначається насамперед кількістю електронів, що подолали заборонену зону і проникли в зону провідності. Тому опір напівпровідників зменшується зі збільшенням температури.
Генерація пар вільних, т. Е. Здатних переміщатися під дією прикладеної напруги, зарядів робить кристал здатним проводити електричний струм, а електропровідність такого кристала називається власною.
Одночасно з утворенням пар носіїв частина електронів із зони провідності спонтанно переходить назад в валентну зону, випромінюючи кванти енергії. Цей процес називається рекомбінацією пар. При постійній температурі встановлюється динамічна рівновага, що визначає концентрацію вільних електронів і дірок (при даній температурі).
Чим вища температура, тим вище концентрація вільних носіїв заряду і тим більше власна електропровідність кристала.
Все вищесказане справедливо для кристалів, що мають ідеальну структуру, яка в природних кристалах практично не зустрічається.
Реальні кристали містять численні дефекти кристалічної решітки: точкові, лінійні, об’ємні і поверхневі.
Дефекти кристалічної решітки викликаються також домішками, коли в структуру кристала впроваджують чужорідні атоми. Електрони домішкових атомів утворюють свої енергетичні рівні, які також розташовуються в забороненій енергетичній зоні. Взаємодія домішкових атомів призводить до розщеплення домішкових рівнів в домішкові енергетичні зони.
Електропровідність, виникає за рахунок домішкових атомів, називають примесной. Характером носіїв зарядів і значенням примесной електропровідності можна управляти, підбираючи склад і концентрацію домішок. Електропровідність кристала називається електронною, а домішка, що поставляє електрони в зону провідності, – доречний.
В даному випадку проходження струму через кристал забезпечується дірками. Електропровідність такого кристала називається доречний, а домішка, яка відбирає електрони з валентної зони, – акцепторной.
Кристали з електронною електропровідністю, в яких електричний струм створюється впорядкованим рухом негативних зарядів, називаються кристалами типу n (від negative – негативний).
Кристали з доречний електропровідністю, в яких електричний струм створюється впорядкованим рухом позитивних зарядів, називаються кристалами типу p (від positive – позитивний).

Посилання на основну публікацію