Для того, чтобы электрон смог разорвать ковалентную связь и стать свободным, он должен получить энергию, большую ширины запрещённой зоны.

А Для диэлектриков

Зона проводимости

Зона валентности

W А Для проводников

Электропроводность полупроводников

1)Собственная проводимость полупроводников

2)Примесная проводимость полупроводников

3)Дрейфовый и диффузионный токи в полупроводниках

1) Собственная проводимость полупроводников. Собственным полупроводником, или же полупроводником i-типа называется идеально химически чистый полупроводник с однородной кристаллической решёткой.

Если электрон получил энергию, большую ширины запрещённой зоны, он разрывает кова-лентную связь и становится свободным. На его месте образуется вакансия, которая имеет по-

ложительный заряд, равный по величине заряду электрона и называется дыркой. В полупроводнике i-типа концентрация электронов ni равна концентрации дырок pi. То есть ni=pi.

Процесс образования пары зарядов электрон и дырка называется генерацией заряда.

Свободный электрон может занимать место дырки, восстанавливая ковалентную связь и при этом излучая избыток энергии. Такой процесс называется рекомбинацией зарядов. В процессе рекомбинации и генерации зарядов дырка как бы движется в обратную сторону от направления движения электронов, поэтому дырку принято считать подвижным положительным носителем заряда. Дырки и свободные электроны, образующиеся в результате генерации носителей заряда, называются собственными носителями заряда, а проводимость полупроводника за счёт собственных носителей заряда называется собственной проводимостью проводника. 2) Примесная проводимость проводников.

Так как у полупроводников i-типа проводимость существенно зависит от внешних условий, в полупроводниковых приборах применяются примесные полупроводники.

Рис. 10

Если в полупроводник ввести пятивалентную примесь, то 4 валентных электрона восстанавливают ковалентные связи с атомами полупроводника, а пятый электрон остаётся свободным. За счёт этого концентрация свободных электронов будет превышать концентрацию дырок. j Примесь, за счёт которой ni>pi, называется донорной примесью.

J Полупроводник, у которого ni>pi, называется полупроводником с электронным типом проводимости, или полупроводником n-типа.

Ш В полупроводнике n-типа электроны называются основными носителями заряда, а дырки - неосновными носителями заряда.

Рис. 11

При введении трёхвалентной примеси три её валентных электрона восстанавливают ковалент-ную связь с атомами полупроводника, а четвёртая ковалентная связь оказывается не восстановленной, т. е. имеет место дырка. В результате этого концентрация дырок будет больше концентрации электронов.

Примесь, при которой pi>ni, называется акцепторной примесью.

<J Полупроводник, у которого pi>ni, называется полупроводником с дырочным типом

проводимости, или полупроводником p-типа. 9 В полупроводнике р-типа дырки называются основными носителями заряда, а электроны - неосновными носителями заряда. Реальное количество примесей в полупроводнике составляет примерно 1015 1/см3. 3) Дрейфовый и диффузионный токи в полупроводниках.

Дрейфовый ток в полупроводнике - это ток, возникающий за счёт приложенного электрического поля. При этом электроны движутся навстречу линиям напряжённости поля, а дырки -по направлению линий напряжённости поля. Диффузионный ток - это ток, возникающий из-за неравномерной концентрации носителей заряда. n2>n1. n2-n1=An.

Рис. 12

Отношение л- ~~ это градиент неравномерности концентрации примесей. Величина диф-

фузионного тока будет определяться градиентом неравномерности л- и будет составлять Л n

In.ducb = e-Dn--,

Ip.du(p =-e-Dp--Л x

где Dp и Dn - коэффициенты диффузии.

Электронно-дырочный (p-n) переход

1)Образование электронно-дырочного перехода

2)Прямое и обратное включение p-n перехода

3)Свойства p-n перехода

1) Образование электронно-дырочного перехода. Ввиду неравномерной концентрации на границе раздела p и n полупроводника возникает диффузионный ток, за счёт которого электроны из n-области переходят в p-область, а на их месте остаются некомпенсированные заряды положительных ионов донорной примеси. Электроны, приходящие в p-область, рекомбинируют с дырками, и возникают некомпенсированные заряды отрицательных ионов акцепторной примеси. Ширина p-n перехода - десятые доли микрона. На границе раздела возникает внутреннее электрическое поле p-n перехода, которое будет тормозящим для основных носителей заряда и будет их отбрасывать от границы раздела.