12.Полупроводники. Понятие дырочной проводимости. Собственные и примесные полупроводники

П олупроводниками являются кристаллические вещества, у которых при 0 К валентная зона полностью заполнена электронами, а ширина запрещенной зоны невелика. Однако характерным для них является не величина проводимости, а то, что их проводимость растет с повышением температуры.

Собственными полупроводниками являются химически чистые полупроводники, а их проводимость называется собственной проводимостью. Пример: Ge, Si. При 0 К и отсутствии внешних факторов собственные полупроводники ведут себя как диэлектрики. При повышении же температуры электроны с верхних уровней валентной зоны могут быть переброшены на нижние уровни зоны проводимости. В результате тепловых забросов электронов из валентной зоны в зону провод-ти, в валент¬ной зоне возникают вакантные состояния, получившие название дырок. Во внешнем электрическом поле на освободившееся от электрона место-дырку может переместиться электрон с соседнего уровня, а дырка появится в том месте, откуда ушел электрон, и т. д.

Проводимость собственных полупроводников, обусловленная квазичастицами — дырками, называется дырочной проводимостью или проводимостью р-типа. Если концентрации электронов проводимости и дырок обозначить соответственно n_e и n_р, то n_e = n_р.

Проводимость полупроводников, обусловленная примесями, называется примесной проводимостью, а сами полупроводники — примесными полупроводниками. В полупроводниках с примесью, валентность которой на единицу больше валентности основных атомов(на пример Ge и Si), носителями тока являются электроны; возникает электронная примесная проводимость. Полупроводники с такой проводимостью называются электронными. Примеси, являющиеся источником электронов, называются донорами, а энергетические уровни этих примесей - донорными уровнями.

Полупроводниковые диоды и триоды

Полупроводниковое устройство, содержащее один p-n-переход, называется полупроводниковым (кристаллическим) диодом. Полупроводниковые диоды по конструкции делятся на точечные и плоскостные. Благодаря малой емкости контактного слоя точечные диоды применяются в качестве выпрямителей высокочастотных колебаний вплоть до сантиметрового диапазона длин волн. p-n-переходы могут быть использованы также для усиления, а если в схему ввести обратную связь, то и для генерирования электрических колебаний.

Приборы, предназначенные для этих целей, получили название полупроводниковых триодов или транзисторов. Для изготовления транзисторов используются германий и кремний, так как они характеризуются большой механической прочностью, химической устойчивостью и большей, чем в других полупроводниках, подвижностью носителей тока.

Полупроводниковые триоды делятся на точечные и плоскостные.

Точечные значительно усиливают напряжение, но их выходные мощности малы из-за опасности перегрева.

Плоскостные триоды являются более мощными. Они могут быть типа р-п-р и типа п-р-п в зависимости от чередования областей с различной проводимостью.