1) Собственная проводимость полупроводников

2) Примесная проводимость полупроводников

3) Дрейфовый и диффузионный токи в полупроводниках

1) Собственная проводимость полупроводников. Собственным полупроводником, или же полупроводником i-типа называется идеально химически чистый полупроводник с однородной кристаллической решёткой.

_Ge

_Si ^{4-х валентны}

Кристаллическая структура полупроводника на плоскости может быть определена следую- щим образом.

_{- - -}

^- Si

-

-

^- Si

- _{- Si} - _-

-

_{- +} -

⁺ _- ^{Si -} _-

Si ^-

₊ -

-

Si ^-

_{- - -}

Рис. 9

Если электрон получил энергию, большую ширины запрещённой зоны, он разрывает кова- лентную связь и становится свободным. На его месте образуется вакансия, которая имеет по-

ложительный заряд, равный по величине заряду электрона и называется дыркой. В полупро- воднике i-типа концентрация электронов ni равна концентрации дырок pi. То есть ni=pi. Процесс образования пары зарядов электрон и дырка называется генерацией заряда. Свободный электрон может занимать место дырки, восстанавливая ковалентную связь и при этом излучая избыток энергии. Такой процесс называется рекомбинацией зарядов. В процессе рекомбинации и генерации зарядов дырка как бы движется в обратную сторону от направле- ния движения электронов, поэтому дырку принято считать подвижным положительным носи- телем заряда. Дырки и свободные электроны, образующиеся в результате генерации носителей заряда, называются собственными носителями заряда, а проводимость полупроводника за счёт собственных носителей заряда называется собственной проводимостью проводника.

2) Примесная проводимость проводников.

Так как у полупроводников i-типа проводимость существенно зависит от внешних условий, в

_{полупроводниковых приборах применяются примесные полупроводники.}

Si _- Si

₊

_Р ^-

_{Si Si}

Рис. 10

Если в полупроводник ввести пятивалентную примесь, то 4 валентных электрона восстанав- ливают ковалентные связи с атомами полупроводника, а пятый электрон остаётся свободным. За счёт этого концентрация свободных электронов будет превышать концентрацию дырок.

Примесь, за счёт которой ni>pi, называется донорной примесью.

Полупроводник, у которого ni>pi, называется полупроводником с электронным типом проводимости, или полупроводником n-типа.

В полупроводнике n-типа электроны называются основными носителями заряда, а дыр- ки – неосновными носителями заряда.

Si Si

₊

В -

₊

_{Si Si}

Рис. 11

При введении трёхвалентной примеси три её валентных электрона восстанавливают ковалент- ную связь с атомами полупроводника, а четвёртая ковалентная связь оказывается не восста- новленной, т. е. имеет место дырка. В результате этого концентрация дырок будет больше кон- центрации электронов.

Примесь, при которой pi>ni, называется акцепторной примесью.

Полупроводник, у которого pi>ni, называется полупроводником с дырочным типом проводимости, или полупроводником p-типа.

В полупроводнике p-типа дырки называются основными носителями заряда, а электро- ны – неосновными носителями заряда.

Реальное количество примесей в полупроводнике составляет примерно 10¹⁵ 1/см³.