Власна провідність напівпровідників

Власна провідність напівпровідників.

Зонная картина Під дією зовнішніх факторів деякі валентні електрони атомів здобувають енергію, достатню для звільнення від ковалентних зв'язків. Вихід з ковалентного зв'язку електрона на енергетичній діаграмі відповідає переходу з валентної зони в зону провідності. При звільненні електрона з ковалентного зв'язку в останній виникає як би вільне місце, що володіє елементарним позитивним зарядом, рівним по абсолютній величині заряду електрона. Таке, що звільнилося в електронному зв'язку місце умовне назвали діркою, а процес утвору пари одержав назву генерація зарядів. Дірка, володіючи позитивним зарядом, приєднує до себе електрон сусіднього заповненого ковалентного зв'язку. У результаті цього відновлюється один зв'язок (цей процес називається рекомбінацією) і руйнується сусідній. Тоді можна говорити про переміщення позитивного заряду - дірки по кристалу. Якщо на кристал діє електричне поле, рух електронів і дірок стає впорядкованим і в кристалі виникає електричний струм. При цьому діркову провідність називають провідністю р-типу (positive - позитивний), а електронну провідністю n-типу (negative - негативний). У хімічно чистому кристалі напівпровідника (число домішок 1016м-3), число дірок завжди дорівнює числу вільних електронів і електричний струм у ньому утворюється в результаті одночасного переносу заряду обох знаків. Така електронно-діркова провідність називається власною провідністю напівпровідника.

У напівпровідниках, що містять домішку, електропровідність складається із власної й домішкової.Провідність, викликана присутністю в кристалі напівпровідника домішок з атомів з іншою валентністю називається домішковою. Домішки, що викликають у напівпровіднику збільшення вільних електронів, називаються донорними, а викликаючи збільшення дірок - акцепторними.Різна дія домішкових атомів пояснюється в такий спосіб. Припустимо, що в кристал германія (Ge44) атоми якого мають 4 валентних електрона, уведено п'ятивалентний миш'як As5+. У цьому випадку атоми миш'яку своїми 4-я з п'яти валентних електронів вступають у зв'язок. 5-й валентний електрон миш'яку виявиться не зв'язаним, тобто стає вільним електроном. Напівпровідник, електропровідність яких підвищилася завдяки утвору надлишку вільних електронів при введенні домішки, називаються напівпровідниками з електронною провідністю (напівпровідник n-типу), а домішка донорною.

Дата добавления: 2015-05-07