Строение и электрические свойства полупроводников

Общие свойства полупроводников

полупроводник проводимость прибор электрический Полупроводники занимают промежуточное положение по электропроводности (или по удельному сопротивлению) между проводниками и диэлектриками. Однако это деление всех веществ по их свойству электропроводности является условным, так как под действием ряда причин (примеси, облучение, нагревание) электропроводность и удельное сопротивление у многих веществ весьма значительно изменяются, особенно у полупроводников.

В связи с этим полупроводники от металлов отличают по целому ряду признаков:

• 1) удельное сопротивление у полупроводников при обычных условиях гораздо больше, чем у металлов;
• 2) удельное сопротивление чистых полупроводников уменьшается с ростом температуры (у металлов оно растет);
• 3) при освещении полупроводников их сопротивление значительно уменьшается (на сопротивление металлов свет почти не влияет);
• 4) ничтожное количество примесей оказывает сильное влияние на сопротивление полупроводников.

Рис 1.1.

От диэлектриков полупроводники отличаются тем, что ширина запрещенной зоны кристалла диэлектрика порядка нескольких электрон-вольт, то тепловое движение не может перебросить электроны из валентной зоны в зону проводимости и кристалл является диэлектриком, оставаясь им при всех реальных температурах. У полупроводников ширина запрещенной зоны достаточно узка (?Е порядка 1 эВ, рис. 1), то переброс (рис. 1.1) электронов из валентной зоны в зону проводимости может быть осуществлен сравнительно легко либо путем теплового возбуждения, либо за счет внешнего источника, способного передать электронам энергию? Е, и кристалл является полупроводником.

Полупроводниками являются твердые тела, которые при Т = 0 К характеризуются полностью занятой электронами валентной зоной и как говорилось выше валентная зона отделена от зоны проводимости сравнительно узкой запрещенной зоной. Своим названием они обязаны тому, что их проводимость меньше проводимости металлов и больше проводимости диэлектриков.

К полупроводникам принадлежат 12 химических элементов в средней части таблицы Менделеева — В, С, Ge, Sn, Р, Те, Se, I, Sb, As, S, Si, соединения элементов третьей группы с элементами пятой группы, многие оксиды и сульфиды металлов, ряд других химических соединений, некоторые органические вещества. Наибольшее применение для науки и техники имеют германий Ge и кремний Si.

Полупроводники могут быть чистыми и с примесями. Соответственно различают собственную и примесную проводимость полупроводников. Примеси в свою очередь делят на донорные и акцепторные.

Электрический ток в полупроводниках создается упорядоченным движением электронов и дырок в двух противоположных направлениях, что будет рассмотрено ниже.