Собственные полупроводники

Собственные и примесные полупроводники

Электропроводность имеет место в том случае, когда имеются свободные носители зарядов, которые могут перемещаться по действием электрического поля. Рассмотрим происхождение свободных носителей заряда в полупроводниках. Чистый материал, не содержащий примесей влияющих на электропроводность, является собственным полупроводником. При температуре абсолютного нуля в нем нет свободных носителей заряда и он является идеальным изолятором. По мере нагрева в кристалле возникают колебательные движения узловых атомов решетки. В корпускулярной интерпретации носителями энергии механических колебаний решетки являются квантовые частицы фононы - аналоги световых фотонов.

С повышением температуры кристалла количество и энергия фононов возрастают и они разрывают ковалентные связи между атомами решетки. При этом одновременно образуются свободные электроны и незаполненные связи – дырки вблизи того атома, от которого оторван электрон (рис. 1.3). Процесс образования электронно – дырочных пар под действием фононов носит название термогенерации.

Незаполненная связь заполняется одним из валентных электронов смежного атома. На месте этого электрона образуется новая дырка, и этот процесс повторяется. Следовательно, дырка ведет себя подобно частице, с положительным элементарным зарядом.

Это очень удобное представление позволяет рассматривать электрический ток в полупроводниках состоящим из двух компонент – электронного и дырочного, при этом используются одинаковые, давно известные выражения.

Нарушения ковалентных связей и генерация пар электрон-дырка могут происходить как под действием фононов, так и других квантов энергии, например, под действием света, рентгеновских лучей и g-лучей.

Проводимость собственного полупроводника называют собственной проводимостью.

Дата добавления: 2014-01-05