Далее: 4.1.2.  Полупроводниковый диод Вверх: 4.1.  Краткая теория Назад: 4.1.  Краткая теория

4.1.1.  Особенности полупроводников

1. В полупроводниках существуют отрицательные переносчики тока (электроны) и положительные переносчики тока (дырки -- см. дальше).
2. С повышением температуры или увеличением напряженности электрического поля увеличивается количество электронов, отрывающихся от атомов кристаллической решетки. Значит, число переносчиков тока в единице объема в этом случае растет, а удельное сопротивление полупроводника уменьшается.
3. Из-за большого удельного сопротивления полупроводников постороннее электрическое поле проникает в них глубже, чем в металлы, на глубину $10^{-7} \text{м}$.
4. Введением примеси в полупроводник можно заметно изменить его удельное сопротивление и характер проводимости.

В настоящее время наибольшее распространение получили такие полупроводящие материалы, как тщательно очищенные кристаллы германия ($Ge$) и кремния ($Si$) -- четырехвалентных элементов. Атомы в решетке cвязаны друг с другом "валентными" электронами посредством ковалентной связи. При комнатной температуре небольшая часть электронов может отрываться от атомов -- появляются свободные электроны. На месте оторвавшегося электрона в решетке кристалла образуется дырка, которую можно считать положительно заряженной (рис.1.8). Эта дырка может заполняться как свободным электроном (аннигиляция пары: "дырка-электрон"), так и связанным электроном, переходящим от соседней связи. При таком переходе дырка образуется около соседнего атома. Таким образом, реальный процесс перехода связанного электрона может быть внешне описан как перемещение положительно заряженной дырки в обратном направлении. Проводимость полупроводника объясняется перемещением как свободных электронов (электронная или $n$-проводимость), так и дырок (дырочная или $p$-проводимость).

В очень чистых кристаллах германия и кремния концентрация (количество в единице объема) электронов и дырок одинакова и оба типа проводимости равны между собой (собственная проводимость полупроводника).

Рис. 1.8 

Независимо от типа проводимости, образец полупроводникового материала электрически нейтрален и между одинаковыми металлическими контактами одинаково проводит ток разного направления. С повышением температуры в полупроводнике увеличивается собственная его проводимость, следовательно, возрастает концентрация неосновных носителей тока. При этом немного уменьшается концентрация основных (примесных) носителей так, чтобы произведение концентраций разноименных носителей осталось почти постоянным.

Далее: 4.1.2.  Полупроводниковый диод Вверх: 4.1.  Краткая теория Назад: 4.1.  Краткая теория