Напівпровідники. Власна провідність напівпровідників

Напівпровідники

До напівпровідників відносяться такі речовини, як германій, кремній, вуглець, селен та ін., які мають провідність електричного струму, що лежить між середньою провідністю провідників та діелектриків.

Напівпровідники мають деякі корисні властивості і широко використовуються для отримання твердотільних пристроїв радіоелектроніки:

діодів;
термо- та фоторезисторів;
транзисторів.

Розглянемо будову однієї з напівпровідників, наприклад, кремнію. Це один із найпоширеніших напівпровідників, що має дешеву технологію отримання та очищення.

За будь-якої температури вище абсолютного нуля, в його кристалічній решітці між атомами встановлюється ковалентний зв'язок (показано на малюнку). Існує кінцева ймовірність того, що електрон у решітці перебуватиме у збудженому стані і залишить свою позицію, залишаючи замість себе електронний дефіцит, який називається «дірка». Під дією зовнішньої напруги електрони та дірки можуть переміщатися напівпровідником.

При кімнатній температурі мінімальна кількість електронів вільно переміщається напівпровідником, і його властивості схожі з властивостями діелектрика. Але в міру підвищення температури, з'являється все більше валентних електронів і провідність речовини зростає. Провідність напівпровідників можна збільшити за допомогою додавання домішок інших хімічних елементів.

Власна провідність

із власною провідністю;
з домішковою провідністю.

Власну провідність мають хімічно чисті напівпровідники (кремній або германій). Щоб звільнити в них електрони потрібна енергія близько 1,5 еВ. Це відбувається під час нагрівання.Вільні електрони і дірки, що з'явилися, вільно переміщаються по кристалу напівпровідника. Якщо кристал помістити в зовнішнє електричне поле, буде організовано впорядкований рух зарядів — електричний струм. Оскільки струм створюється як рухом електронів, а й дірок, можна сказати, що у напівпровідниках існує электронно-дирочная провідність.

Електричний струм у своєму напівпровіднику перебуває під впливом щільності електронів у зоні провідності. Він дуже залежить від температури.