6.6. Электропроводность полупроводника

 

В полупроводнике заряды переносятся электронами и дырками. Если концентрации электронов и дырок обозначить через n и p, соответственно, то плотность тока выразится следующим образом:

 

                                                       (6.9)

 

          Сопоставляя это выражение с законом Ома в дифференциальной форме,                  , приходим к заключению, что удельная электропроводность полупроводника равна:

 

                                                                                    (6.10)

 

 

          Для электронного полупроводника при n>>p:

 

                                                                                           (6.11)

 

          Для дырочного полупроводника при p>>n:

 

                                                                                      (6.12)

 

          Носители заряда, которые в основном определяют электропроводность данного полупроводника, называются основными. Носители заряда противоположного знака называются неосновными.

 

 

6.7. Условие электрической нейтральности

 

Полупроводник содержит электрические заряды 4 видов: подвижные заряды в виде электронов и дырок и неподвижные заряды в виде ионизированных атомов донорной и акцепторной примеси. Дырки и ионы доноров имеют положительный заряд, равный заряду электрона, электроны и ионы акцептора имеют отрицательный заряд. В силу закона сохранения количества электричества, суммарный заряд кристалла всегда равен нулю. Это означает, что общее количество дырок и ионов доноров в полупроводнике всегда равно общему количеству электронов и ионов акцептора.

Это правило будет справедливым не только для всего кристалла, но и для любого его как угодно малого элемента объема, если распределение примесей в кристалле будет равномерным. Полупроводники с равномерным распределением примесей называются однородными. Условие электрической нейтральности для однородного полупроводника запишется в виде:

 

                                                                         (6.13)

 

где N_d⁺ и N_a^- - концентрации ионизированных атомов донорной и акцепторной примеси соответственно.

Если примесь распределена в кристалле неравномерно, то (6.13) уже не будет выполняться для некоторых областей кристалла. В этих областях плотность пространственного заряда не будет равна нулю и в них всегда будет существовать электрическое поле. Такие области получили название электрических переходов в полупроводнике.

 

Контрольные вопросы:

 

1.     Какие предположения определяют модель идеального кристалла?

2.     Что такое зона Бриллюэна?

3.     Какие зоны называют валентными, зонами проводимости, запрещенными зонами?

4.     Какие пассивные приборы изготавляют на основе твердотельных полупроводников?

5.     Что такое примесные полупроводники?

6.     Запишите уравнение электропроводности.

7.     Напишите и объясните условие электрической нейтральности.

 

Лекция 7. Неоднородные полупроводники. Электрические переходы.