§1.Положение уровня Ферми в собственных полупроводниках.

     В собственных полупроводниках свободные носители заряда возникают вследствие разрыва ковалентных связей.  n_o=p_o=n_i  где n_i-собственная концентрация носителей заряда ,  n_o - концентрация электронов ,  p_o - концентрация дырок .  Это соотношение представляет собой условие электронейтральности собственных полупроводников, у ко-торых суммарный заряд всех частиц должен быть равен нулю. 

    Проводимость химически чистых собственных полупроводников принято называть собственной. При T=0^oK все носители заряда находятся в валентной зоне, зона проводимости полностью пустая. С увеличением темпе-ратуры , полупроводник переходит в возбужденное состояние . Электронная проводимость является активиро-ванной , т. е. она появляется лишь при воздействии внешнего ионизирующего фактора . Перешедшие электро-ны занимают наиболее низкие уровни (такие электроны имеют отрицательный заряд и положительную массу). В валентной зоне появляются вакантные места. Уровень Ферми находится посередине запрещенной зоны. По-ложение уровня Ферми зависит от концентрации электронов и дырок. Уровень Ферми способен отклоняться в зависимости от соотношения масс электронов и масс дырок.

§2.Донорные и акцепторные слаболегированные полупроводники.

     Если концентрации электронов и дырок больше собственных концентраций таковых, то при n>n_i, p>p_i - картина меняется.

1).        Донорные полупроводники:

При T=0^oK уровень Ферми располагается посередине между E_c и E_д. В области низких температур, уровень Ферми сначала повышается до некоторого значения, затем начинает снижаться достигая своего значения при 0^oK . Эту область называется областью вымораживания или областью слабой ионизации примесей (область I). При дальнейшем повышении температуры концентрация электронов в зоне проводимости становится сравнима с концентрацией примесей. Это значит, что вся донорная примесь ионизировалась и не зависит от T. Эта область носит название области истощения примесей или области пол-ной ионизации (область II) . При дальнейшем увеличении температуры ионизация электронов осуществляется за счет перехода электронов из валентной зоны (область III - линейной зависимости ).      T_s - температура истощения (тем ниже , чем меньше Eд , чем больше масса электронов и больше концентра-ция дырок ) .      T_i - температура собственной проводимости ( тем ниже , чем меньше Eg и концентрация примеси и чем больше масса электронов ) . 2).        Aкцепторные полупроводники . Положение уровня Ферми аналогично 1). В дырочных полупроводниках при температуре равной 0^oK уровень Ферми лежит посередине между E_vи E_а .         Зона I - зона вымораживания примеси .         Зона II - зона полной ионизации .         Зона III - зона линейной зависимости ( ведет себя как собственный полупроводник ). Примеси искажают поле решетки , что приводит к возникновению на энергетических схемах примесных уровней , расположенных в запрещенной зоне кристалла и в случае полупроводника n-типа они называются донорными , в случае полупроводника p-типа - акцепторными. Акцепторные уровни оказывают существенное влияние на электропроводность , если они расположены недалеко от потолка валентной зоны . 3).        Компенсированные полупроводники. Это - полупроводники , в которых есть и донорные и акцепторные примеси.

I. N_д > N_а , n - тип полупроводника . II. N_а = N_д , n_i=p_i - компенсированный полупроводник . III. N_а > N_д , p - тип полупроводника .