Новости партнёров:



Свойства полупроводниковых материалов

Проводимость чистых полупроводников

Многие окружающие нас вещества являются полупроводниками. Целая группа элементов представлена в периодической таблице элементов Д. И. Менделеева, обладающих полупроводниковыми свойствами. К ним относятся теллур, селен, германий, кремний, и др. Различные минералы тоже являются полупроводниками, а также сульфиды, теллуриды и оксиды многих металлов.

В полупроводниках электрический ток (как и в металлах – проводниках), обусловлен упорядоченным движением в них электронов проводимости (часто их называют свободными электронами). Тем не менее, если в металлах постоянно присутствуют электроны проводимости и концентрация их велика, то в миллионы раз меньше таких электронов в химически чистых полупроводниках, а при температуре равной нулю они просто-напросто отсутствуют. Например, четыре валентных электрона германия находится в атоме на внешней оболочке, а 28 остальных электронов размещаются на внутренних оболочках атома и крепко удерживаются его ядром.

Значительно перекрываются электронные оболочки соседних атомов в кристалле германия, поэтому атомы довольно часто обмениваются валентными электронами, оставаясь при этом электрически нейтральными, так как друг с другом связаны ковалентной связью. От этого в кристалле химически чистого германия при пониженной температуре нет электронов проводимости.

Однако могут легко разрываться у полупроводников ковалентные связи, если придать валентным электронам энергию извне, например, если полупроводник нагреть. Тогда даже при низкой температуре образуются электроны проводимости в полупроводниках. Такими электронами становятся валентные, при нагревании разорвавшие связи со своими атомами. В кристаллической решетке полупроводника могут свободно перемещаться такие электроны. Теперь если приложить электрическое напряжение к полупроводнику, то в нем установится электрический ток.

Собственной электронной проводимостью или п-проводимостью принято называть проводимость химически чистых полупроводников, обусловленных упорядоченным движением в них электронов проводимости. В кристаллической решетке полупроводника, ставший электроном проводимости, валентный электрон, освободил свое место в атоме. Таким образом, теперь данный атом располагает избыточным положительным зарядом. Дыркой принято называть освободившееся в атоме место. Электрон соседнего атома может занять дырку, в то же время создавая новую. Её, в свою очередь, занимает электрон другого атома. Собственно, процесс выхода из атомов валентных электронов сопровождается процессами образования дырок в атомах и замещения валентными электронами их соседних атомов.

Валентные электроны, заполняющие дырки, под действием электрического поля, приложенного к полупроводнику, движутся упорядоченней, т.е. создают электрический ток. В таком случае можно сказать о том, что дырки как будто служат носителями заряда; они движутся сравнительно электронов в противоположном направлении. Собственной дырочной проводимостью или р-проводимостью принято называть проводимость химически чистого полупроводника, обусловленную направленным замещением дырок электронами проводимости.


electrokiber.ru © Все права защищены. При копировании материалов ссылка на сайт обязательна