Собственная проводимость полупроводников
Важнейшими полупроводниковыми материалами являются германий и кремний. Атомы этих элементов имеют по 4 электрона во внешней электронной оболочке, которые образуют валентную связь с электронами соседних атомов.
При подведении энергии (теплоты или света) межатомные связи в решетке теряют электроны, при этом образуется положительный заряд. То место, где в решетке не хватает электрона, называют дыркой. Под действием напряжения электроны дрейфуют к положительному полюсу. Дырки движутся к отрицательному полюсу, причем их место занимают свободные электроны.
B чистом полупроводнике, проводимость которого обусловлена тепловым возбуждением, одинаковое число электронов и дырок движется в противоположных направлениях. Проводимость возрастает при повышении температуры.
Потерявшие часть своей энергии электроны захватываются дырками: происходит рекомбинация. При неизменной температуре число электронно-дырочных пар постоянно, так как скорость рекомбинации и скорость образования электронов и дырок одинаковы.
Если
| n- | концентрация электронов, | 1/метр3 |
|---|---|---|
| n+ | концентрация дырок, | 1/метр3 |
| n0 | коэффициент пропорциональности, характеризующий число атомов решетки в единице объема, | 1/метр3 |
| ∆W = Wc - Wv | расстояние между валентной зоной и зоной проводимости, | Джоуль |
| k = 1,38 · 10-23 | постоянная Больцмана, | Дж/К |
| T | температура полупроводника, | K |
то
Произведение концентраций электронов и дырок при заданной температуре постоянно.
В германии при комнатной температуре n± ~ 2.5 • 1013 см-3, а плотность атомов равна 4.4 • 1022 см-3. Таким образом, одна пара носителей заряда приходится примерно на 109 атомов.
Собственная проводимость полупроводников |
стр. 710 |
|---|
