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:

1. если - данное вещество является диэлектриком;

2. если - данное вещество является полупроводником;

3. если - данное вещество является проводником.

Таким образом, в проводнике запрещенная зона отсутствует.

Основные элементы, используемые в полупроводниковых приборах:

Элемент (соединение)	Ширина запрещенной зоны
Германий (Ge)
Кремний (Si)
Арсенид галлия (GaAs)

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.

Т.к. германий и кремний - четырехвалентны, то каждый атом этих элементов образует 4 ковалентные связи с четырьмя соседними атомами.

В двухмерном пространстве (на плоскости) кристаллическая решетка германия или кремния будет выглядеть:

(Большой кружок означает атом. Цифра 4 говорит о том, что полупроводник четырехвалентен. Маленькие черные кружочки означают валентные электроны. Пара прямых линий с двумя электронами означает ковалентную связь.)

Известно, что при абсолютном нуле у чистого (т.е. беспримесного) полупроводника электропроводность отсутствует (нет свободных элнетронов).

Это связано с тем, что все электроны участвуют в ковалентных связях.

При комнатной температуре часть валентных электронов получает тепловую энергию, достаточную для отрыва от атома, и переходит из ВЗ в ЗП, т.е. становятся свободными.

При этом ковалентная связь оказывается неполной (вместо 2-х валентных электронов присутствует 1).

Отсутствие электрона в ковалентной связи называется Муриным.

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 другим 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.