2. Собственные полупроводниковые приборы.

Основным материалами, наиболее часто используемыми в полупроводниках, являются Ge и S; – элементы четвертой группы периодической системы элементов Менделеева. Среднее значение тепловой энергии валентных атомов, колеблющихся около узлов кристаллической решетки k^.T = 0.027 эВ при комнатной температуре. Необходимая для генерации пары энергия равна для Ge – 0.72 эВ, для Si – 1,12 эВ. Одновременно с генерацией происходит и обратный процесс – исчезновение электронов и дырок в результате их рекомбинации, при которой электрон восстанавливает разорванную валентную связь. В собственных полупроводника при Т = 0 К электроны и дырки отсутвуют и внешнее напряжение не вызывает в нем ток. С возрастанием Т электропроводность растет по экспонентному закону. Собственная электропроводность может иметь место лишь в сверхчистых и сверхсовершенных кристаллах, где не содержится чужеродных атомов и не нарушена периодичность кристаллической решетки. Практически возможно только приближение к электропроводности i-типа.

3. Примесные поупроводники

В большинстве полупроводниковых приборов применяются примесные проводники, т.к. введение примеси увеличивает удельную электропроводность в тысячи раз. До внесения примеси полупроводниковый материал очищают от вредных примесей (железо, никель, медь), затем в него вносят полезные примеси обычно в пределах 10^-5 – 10^-7 концентрации атомов полупроводника. Чаще всего атомы примеси замещают атомы основного материала в узлах кристаллической решетки. В качестве донорной примеси используют элементы пятой группы периодической системы элементов: сурьму, мышьяк, фосфор. Четыре валентных электрона этих элементов образуют связи с четырьмя соседними атомами Ge или Si, а пятый валентный электрон, оказавшись несвязанным, уже при малых значениях сообщаемой ему энергии может оторваться от атома и стать электроном проводимости, атом же примеси превращается при этом в положительно заряженный ион (донор), который локализуется в узле кристаллической решетки и не участвует в создании тока.

Для получения акцепторных примесей используют элементы третьей группы периодической системы – индий, галлий, алюминий, бор. Атомы этих элементов захватывают электроны из валентных связей между двумя соседними атомами основного полупроводника создавая положительно заряженные акцепторы.

Минимальная энергия, необходимая для создания подвижного носителя электрона, называется энергией ионизации доноров. Wд = для Ge –0.01 –0.13 эВ, для Si – 0.04 – 0.05 эВ. Wд = Wа.

ННЗ. n>>p.

В полупроводнике n-типа основные носители заряда – электроны ОНЗ, неосновные носители заряда – дырки ННЗ p<<n

В полупроводниках p-типа основные носители заряда – дырки, неосновные носители заряда – электроны. p>>n.

Токи в полупроводниках – направленное движение зарядов – электронов и дырок.

Различают:

– диффузионный ток – движение зарядов от большей концентрации к меньшей

– дрейфовый – движение зарядов под действием электрического поля.

Электрон движется навстречу силовым линиям электрического поля, дырка – по силовым линиям.