Далее: переход Вверх: III. Полупроводниковые приборы Назад: III. Полупроводниковые приборы   Contents

Проводимость полупроводников

Согласно зонной теории строения вещества, в проводниках валентная зона и зона проводимости перекрываются (см. диаграмму энергетических уровней электронов, рис.25-а). Поэтому в них всегда имеются электроны проводимости. В изоляторах зона проводимости отделена от валентной широкой ($10\div20$эB) запрещенной зоной (рис.25-в), и электрон обычно не может попасть в зону проводимости. Полупроводники также имеют запрещенную зону (рис.25-б), но ее ширина невелика ($0,5\div2$эB). В этом случае электрон, получив сравнительно небольшую энергию, вследствие теплового движения, может перейти в зону проводимости, а в валентной зоне появляется дырка. Такой процесс называется тепловой генерацией носителей. Это явление обуславливает возникновение электронного и дырочного тока в полупроводнике при наличии внешнего электрического поля.

Проводимость чистого (без примесей) полупроводника называется собственной. При обычных условиях она очень мала, но с повышением температуры и при освещении полупроводника она резко возрастает. Это свойство лежит в основе работы полупроводниковых терморезисторов и фоторезисторов.

Проводимость полупроводника, содержащего примеси, называют примесной проводимостью. Она бывает двух видов -- электронная и дырочная.

Рис. 25

Электронную проводимость имеют полупроводниковые материалы с донорными примесями, валентность которых превышает валентность самого полупроводника. Электроны проводимости появляются в них в результате перехода электрона из валентной зоны донора в зону проводимости полупроводника. Это объясняется перекрытием валентной зоны донора и зоны проводимости полупроводника (рис.26).

Рис. 26		Рис. 27

Дырочная проводимость получается при добавлении акцепторных примесей, с валентностью меньшей, чем у полупроводника. В этом случае (рис.27) электрон из валентной зоны полупроводника переходит в валентную зону акцептора (на более-низкий энергетический уровень), а в валентной зоне полупроводника образуется вакантное место, условно названное дыркой. Движение дырок можно рассматривать как движение положительно заряженных частиц. Дырка заполняется электроном из валентной зоны соседнего атома, в которой также возникает дырка, и т.д. В результате при действии внешнего электрического поля появляется электрический ток.

Полупроводники с электронной (основные носители -- электроны) проводимостью называют полупроводниками типа $n$ (negative),
а с дырочной (основные носители -- дырки) типа $p$ (positive).

Следует отметить, что в $n$-полупроводниках существует небольшое количество дырок, а в $p$-полупроводниках -- небольшое количество электронов. Эти носители называются неосновными и возникают из-за наличия тепловой генерации (как в собственных полупроводниках).

Далее: переход Вверх: III. Полупроводниковые приборы Назад: III. Полупроводниковые приборы   Contents