1.Электрические сво-ва полупроводников.

Вещ-ва делятся на 2 группы: проводники и изоляторы. Существуют промежуточные вещ-ва, они проводят ток достаточно слабее, чем проводники; сначала их отнесли к группе п/п. П/п имеют родственные отношения с диэлектриками. Они отличаются от проводников:

1) разный хар-р зависимости проводимости от Т.

2) сильное влияние на проводимость ничтожного кол-ва примесей

3) чувствительность к различным видам излучения

Внешние е (не активные) называют валентными. Дрейфом в электротехники называют электрический ток, от + к - , перенос тока в Ме осуществ. валентными е. При отсутствии напряжения или эл. поля эти е могут перемещаться свободно, при этом эл. ток отсутствует. При напряжении или эл. поле, е в Ме может иметь траекторию, т.е их движение приобретает упорядочный хар-р.

2.Носители зарядов беспримесных металлов

В атомах Ge и Si внешние эл. оболочки образуются 4-мя электронами. В их структуре каждый из е образует с соседним атомом ковалентную связь. Такая пара жестко связана и не может свободно перемещаться в п/п-ке. Все валентные е в идеальном п/п входят в ковалентные связи, т.е. не должны быть свободных носителе зарядов.

П ри повышении Т атомы, кот. находились при 0 в неподвижном состоянии начинают совершать тепловые колебательные движения. При колебании кристалл. решетки выделяются тепловые кванты – фононы. Перемещение носит тепловой хар-р. Энергия фононов передается е и для некоторых е достаточно, чтобы они отрывались от своих атомов. Энергия фонона способствует перемещению е в объеме п/п, т.о. в п/п появляется носитель тока. Нарушение ковал. связи приводит к образованию своб. е и приводит к появлению дырочной электронной паре. Термогенерация – процесс образования таких пар.

Незаполненная связь быстро заполняется одним из валентных е, а на месте этого е образуется новая дырка. Таким образом дырка совершает движение в течении некоторого времени, а затем рекомбинируют с одним из е, дырка имеет + заряд.

Вывод: кол-во е и дырок, кот. явл. свободными носителями тока в чистом п/п во много раз меньше, чем в металлах, поэтому проводимость в металлах значительно выше. Свободные носители заряда в чистом п/п при любой Т появляются только в рез-те появлении энергии из вне ( виды энергия: фононы, световая энергия, энергия рентгеновских лучей).

3. Энергетическая диаграмма.

В соответствии с принципом механики е могут обладать квантовой энергией.

ΔWз – запрещенная зона.

В п/п запрещенная зона отделяет зону проводимости и валентную зону. ΔWз имеет размерность (электрон вольт) – энергия, кот. нужно сообщить е чтобы перевести его в зону проводимости. В п/п ΔWз<= 3 эВ, в диэлектриках 3эВ < ΔWз <=10эВ. Если нагреть диэлектрик до Т 600-700, то его проводимость мала, если на него воздействовать сильным эл. полем, то его проводимость может существенно подрасти.

При Т выше 0, в рез-те терморегуляции в п/п создается некоторое собственная концентрация носителей:

А – коэф. завис. от роды кристалла

К – постоянная Больцмана = 1,27*10^-23 Дж/К

Т – абсолютная тем-ра в К

Рi – электрическая проводимость.

Концентрация носителей зарядов в п/п и его эл. проводимость увел. с повышении Т и уменьшается с ростом ширины запрещающей зоны.