69.Заполнение зон в металлах, диэлектpиках и полупpоводниках.

Металлы первого рода имеют частично заполненную электронами зону проводимости При температуре абсолютного нуля (Т=0) металлы (рис. 2, а) проводят электрический ток, поскольку в зоне проводимости имеются свободные энергетические уровни, на которые могут переходить электроны при приложении внешнего электрического поля. В металлах второго рода наблюдается перекрытие зоны проводимости и валентной зоны. Если зона проводимости полностью свободна от электронов, то вещество является полупроводником или диэлектриком.В полупроводниковых материалах при Т=0 все электроны находятся на энергетических уровнях валентной зоны. Энергии внешнего электрического поля Е, приложенного к полупроводнику, недостаточно для "переброса" носителей заряда в зону проводимости на разрешенные энергетические уровни этой зоны (рис. 2, б). При Т=0 полупроводник является изолятором. При Т>0 электроны, находящиеся  на уровнях  валентной  зоны, приобретают  дополнительную тепловую энергию. Появляется вероятность перехода  некоторых из них в зону проводимости. Проводимость полупроводника растет с температурой по закону=_o exp(-W_g /2kTгде _ - постоянный коэффициент, имеющий размерность проводимости; k=8.6210^-5 эВ/К - постоянная Больцмана; W_g  - ширина запрещенной зоны полупроводника.В зонной теории энергию W принято измерять в электрон-вольтах (эВ). Для перевода значения энергии из джоулей в эВ следует правую часть выражения (1.7) умножить на коэффициент 1,6×10^-19, поскольку 1 эВ=1,6×10^-19 Дж. Диэлектрические материалы в отличие от полупроводников характеризуются большой шириной запрещенной зоны (W_g>3 эВ). Поэтому диэлектрики практически не проводят электрический ток вплоть до температур 450... 500 К. Дальнейший рост температуры ведет к незначительному увеличению электропроводности.

70.Собственная пpоводимость полупpоводников

В идеальном кристалле ток создается равным количеством электронов и «дырок». Такой тип проводимости называют собственной проводимостью полупроводников.При повышении температуры (или освещенности) собственная проводимость проводников увеличивается. Электроны проводимости и дырки - два типа свободных носителей заряда в полупроводниках. В идеальных кристаллах их концентрации равны, т.к. превращение одного из валентных электронов в электрон проводимости неизбежно вызывает появление дырки. Проводимость σ полупроводников, обусловленная электронами атомов данного вещества (так называемая собственная проводимость), определяется следующим выражением: где е — элементарный заряд, n — концентрация носителей заряда, μ — подвижность носителей заряда, равная отношению скорости направленного движения, вызванного электрическим полем (дрейфовой скоростью) ν_др, к напряженности поля Е.

71.Пpимесная пpоводимость полупpоводников

.На проводимость полупроводников большое влияние оказывают примеси. Примеси бывают донорные и акцепторные. Донорная примесь — это примесь с большей валентностью. Например – пятивалентный мышьяк и четырехвалентный кремниий.При добавлении донорной примеси в полупроводнике образуются лишние электроны. Проводимость становится электронной, а полупроводник называют полупроводником n-типа. Акцепторная примесь — это примесь с меньшей валентностью. Например, для кремния акцепторной примесью является индий с валентностью n = 3. Каждый атом индия приведет к образованию лишней «дырки».При добавлении такой примеси в полупроводнике образуется лишнее количество «дырок». Проводимость будет «дырочной», а полупроводник называют полупроводником р-типа.

74.Полупpоводники p- и n- типа. Контактные явления 1) акцепторные примеси (принимающие) - создают "дырки", забирая в себя электроны. Такой полупроводник обладает дырочной примесной проводимостью. Это полупроводники "p"- типа, т.е. полупроводники с акцепторными примесями, где основной носитель заряда - дырки, а неосновной - электроны. Пример – трехвалентный индий и четырехвалентный гер маний.2) донорные примеси (отдающие) - являются дополнительными поставщиками электронов в кристаллы полупроводника, легко отдают электроны и увеличивают число свободных электронов в полупроводнике. Такой полупроводник обладает электронной примесной проводимостью.Это проводники " n " - типа, т.е. полупроводники с донорными примесями, где основной носитель заряда - электроны, а неосновной - дырки. Пример – пятивалентный мышьяк и четырехвалентный германий