1. Власна провідність напівпровідників.

Власними напівпровідниками є хімічно чисті напівпровідники, їх провідність називається власною провідністю.

У власному напівпровіднику кількість електронів у зоні провідності збігається з кількістю дірок у валентній зоні й визначається в основному шириною забороненої зони.

При накладанні на кристал електричного поля вони переміщаються проти поля і створюють електричний струм. Таким чином, зона внаслідок часткового укомплектування електронами стає зоною провідності Провідність власних напівпровідників, зумовлена електронами, називається електронною провідністю, або провідністю n-типу. Внаслідок теплових переходів електронів із валентної зони в зону провідності у валентній зоні виникають вакантні стани, які називаються дірками. У зовнішньому електричному полі на місце, яке звільнилось від електрона – дірку, може переміститися електрон із сусіднього рівня, а дірка появиться в тому місці, яке звільнив електрон і т.д. Такий процес заповнення дірок електронами рівнозначний переміщенню дірки в напрямі, протилежному до руху електрона, так, як би дірка мала позитивний заряд, який дорівнює за величиною заряду електрона. Провідність власних напівпровідників, зумовлена квазічастинками-дірками, називається дірковою провідністю, або провідністю р-типу.

2. Домішкова провідність напівпровідників

Домішкова провідність – це провідність яка викликана введенням у кристалічну решітку напівпровідника атомів домішку з іншою валентністю. При введенні в кристалічну градку напівпровідника донорних атомів (арсен, плюмбум) вони віддають свої валентні електрони у вільну зону напівпровідника, і тому кількість електронів у вільній зоні напівпровідника буде перевищувати кількість дірок, тому електрони будуть основними носіями, а дірки неосновними.

3. Утворення n-p переходу, рівноважний стан

ЕДП(N-P, P-N) – це область на границі розподілу двох домішок напівпровідника з різним типом провідності. При приблизно однаковій концентрації домішок в обох областях, ПН перехід називають симетричним.

Утворення ЕДП – через різницю концентрації одноіменних носіїв в Н і П областях, відбувається їх дифузія: електрони з Н області дифундують в П область, а дірки навпаки. В результаті дифузії біля границі розподілу з боку Н областіутворюється шар «+» заряджених носіїв донорного домішку, а з боку П області – шар «-» заряджених іонів акцепторного домішку. Між цими шарами зарядів виникає електричне поле – ЕДП. Воно називається полем контактної різниці потенціалів і збереженням векторної напруженості Ек. Це поле є галмуючим для основних носіїв, а для неосновних прискорюючим.

Утвор. ЕДП рівноважний стан: через різницю концентрації однойменних носіїв в N і P обл. ел. в Р, дірки в N. Через дифузію на границі З обл. утвор. Шар негативних йонів, а N позитивно. Між цим и полями виникає ЕДП . і зображується Ек.

4. Пряме й зворотнє ввімкнення n-p переходу. Ємності n-p переходу. Пробій.

Пряме ввімкнення:

Зворотнє ввімкнення :

Ємність:

Пробій (ВАХ на якій показаний лавинний пробій):

Пробій p-n переходу – це явище різкого збільшення диференціальної провідності p-n переходу у разі досягнення зворотною напругою (струмом) критичного для даного приладу значення. Існують три основні види (механізми) пробою: тунельний, лавинний і тепловий. Тунельний та лавинний відносять до електричних пробоїв і вони є зворотними. Ці два типи пробою використовуються при виготовлені напівпровідникових стабілітронів, тунельних діодів і т.д. Напругу, при якій наступає пробій, називають напругою пробою Ub.

Тунельний пробій обумовлюється тунельним ефектом – переходом електронів крізь потенціальний (енергетичний) бар’єр без зміни енергії. Тунельний ефект виявляється тільки за дуже малої товщини переходу – порядку 10 нм