Энергетическая диаграмма твердого тела выглядит:
Зона
проводимости
-
запрещенная
зона
Валентная
зона
(безразмерная
величина)
–это
энергия, которую приобретает электрон,
пройдя разность потенциалов в
.
Ширина
запрещенной зоны (
)
определяет минимальную энергию,
необходимую для перехода электрона из
валентной зоны в зону проводимости.
Ширина запрещенной зоны влияет на электропроводность:
если
- данное вещество является диэлектриком;если
- данное вещество является полупроводником;если
- данное вещество является проводником.
Таким образом, в проводнике запрещенная зона отсутствует.
2 Внутреннее строение полупроводников
Атомы твердого вещества размещены в строго определенной последовательности, на одинаковом расстоянии друг от друга, образуя так называемую кристаллическую решетку.
Связь соседних атомов друг с другом с помощью 2-х валентных электронов называется ковалентной связью (один электрон принадлежит одному атому, а второй - другому).
При комнатной температуре часть валентных электронов получает тепловую энергию, достаточную для отрыва от атома, и переходит из валентной зоны в зону проводимости, т.е. становятся свободными.
При этом ковалентная связь оказывается неполной (вместо 2-х валентных электронов присутствует 1).
Отсутствие электрона в ковалентной связи называется дыркой.
Дырки ведут себя как элементарные положительные заряды (имеют такой же по величине заряд, как и электроны, только со знаком «+»).
Процесс образования пары (свободный электрон + дырка) называется генерацией.
Дырка может быть заполнена электроном – валентным или свободным.
В первом случае валентный электрон переходит на место дырки из соседней ковалентной связи, образуя дырку в новом месте.
Таким образом, дырки, как и свободные электроны, совершают хаотическое тепловое движение в полупроводнике, т.е. являются носителями заряда.
Во втором случае исчезают два носителя заряда: свободный электрон и дырка.
Процесс заполнения дырки свободным электроном называется рекомбинацией.
Рекомбинация – это процесс восстановления разорванной ковалентной связи, т.е. процесс, обратный генерации.