Диэлектрики

У диэлектриков переход электрона из зоны валентности в зону проводимости под действием сил электрического поля невозможен поскольку ширина запрещенной зоны значительно больше энергии приобретаемой электроном на длине свободного пробега. У диэлектриков ширина запрещенной зоны достигает ≈10Эв

Полупроводники

У полупроводников ширина запрещенной зоны ниже (не более 3Эв), поэтому часть ее электронов благодаря энергии теплового движения даже при комнатной температуре может преодолеть запрещенную зону и принять участие в электропроводности.

Проводники

В проводниках электроны в связи с малой шириной запрещенной зоны, сравнимой с длиной свободного пробега электрона, а иногда и отсутствием этой зоны, могут даже под действием слабых полей свободно переходить в зону проводимости, участвуя в направленном движении.

Собственная проводимость полупроводников.

Полупроводники, у которых отсутствуют примеси называются собственные полупроводники или полупроводники i-типа (от англ. intrinsic – собственный) К полупроводниковым элементам, наиболее часто используемых, относятся элементы VI группы таблицы Менделеева.

В структуре нет свободных электронов, все они связаны ковалентными связями. Если электрон получил энергию больше чем ширина запрещенной зоны, он разрывает ковалентную связь и становится свободным. На его месте образуется вакансия, которая имеет положительный заряд равный по величине заряду электрона и называется дыркой. В полупроводнике i-типа концентрация электронов (n­_i) равна концентрации дырок (n_p). Процесс образования пары электрон-дырка – генерация зарядов. Свободный электрон может занимать место дырки восстанавливая ковалентную связь и излучая при этом избыток энергии – рекомбинация зарядов. В процессе рекомбинации и генерации зарядов дырка как будто бы движется в обратную сторону от направления движения электрона, поэтому дырки принято считать положительным носителем заряда. Дырки и свободные электроны, образующиеся в процессе генерации носителей заряда – собственные носители заряда, а проводимость полупроводника за счет собственных носителей заряда – собственная проводимость

Такая проводимость требует подведения энергии из вне ( в виде тепла, света…). В реальных условиях сложно создать кристаллическую решетку полупроводника без примесей. В природе i проводники встречаются редко. Их получают химическим путем (выращивание полупроводникового кристалла). Техническое применение полупроводников i типа ограниченно.

Примесная проводимость

В большинстве случаев приходится иметь дело с примесными полупроводниками, в кристаллической решетке которых имеются атомы посторонних элементов. В электронных полупроводниковых приборах используются именно примесные полупроводники.

Если в четырёх валентный полупроводник (Si) ввести пяти валентную примесь, например Сурьмы (Sb), то четыре валентных электрона примеси восстанавливают ковалентные связи с атомами полупроводников, а один электрон остается свободным. За счет этого концентрация свободных электронов будет превышать концентрацию дырок. Примесь за счет которой концентрация свободных электронов превышает концентрацию дырок – донорная примесь. Полупроводники у которого – полупроводники с электронным типом проводимости, n-типа. В полупроводнике n-типа электроны – основные носители заряда, а дырки -неосновные.

При введении трёх валентной примеси (In), её валентные электроны восстанавливают ковалентные связи, а четвёртая ковалентная связь оказывается невосстановленной, т.е. имеется вакансия. В результате концентрация электронов меньше концентрации дырок Примесь, при которой концентрация дырок больше чем концентрация электронов – акцепторная примесь, а полупроводник – полупроводник p-типа с дырочным типом проводимости. В полупроводнике р-типа дырки – основные носители заряда, а электроны – неосновные. Реальное количество примесей в полупроводнике