4. Объясните механизм собственной и примесной проводимостей у полупроводников.

Проводимость, обусловленную движением свободных электронов и дырок в чистом полупроводнике, называют собственной проводимостью полупроводника. При сообщении полупроводнику энергии концентрация свободных электронов, а следовательно, и дырок возрастает, так как увеличивается число разрывов ковалентных связей. Этим и объясняется уменьшение сопротивления полупроводника при его нагревании и облучении.

Примесная проводимость полупроводников — проводимость, обусловленная примесями — атомами посторонних элементов. Она возникает при наличии тепловых (пустые узлы или атомы в междоузлиях) и механических (трещины, дислокации и т. д.) дефектов. Наличие примеси в полупроводнике приводит к существенному изменению его проводимости.

5. Что такое подвижность носителей заряда и как она зависит от температуры в полупроводниках?

Подвижность носителей заряда в полупроводниках характеризует их рассеяние и определяется как коэффициент пропорциональности между дрейфовой скоростью и напряжённостью электрического поля. 

Зависимость подвижности носителей заряда от температуры следующая:

При низких температурах (T < 100 К) характер зависимости подвижности обусловлен рассеянием на ионах примесей, и в этом температурном диапазоне подвижность увеличивается с ростом температуры. 

В области высоких температур (T > 100 К) подвижность уменьшается с ростом температуры вследствие рассеяния на акустических фононах. 

Это объясняется тем, что с повышением температуры возрастает число столкновений в единицу времени, вследствие чего уменьшается скорость направленного движения носителей заряда в поле единичной напряжённости. 

6. Объясните физический смысл энергий активации Eg и Eпр и температурного коэффициента сопротивления . Как они находятся экспериментально.

Энергия активации Eg (ширина запрещённой зоны) — это энергия, которую нужно затратить, чтобы перевести электрические заряды из связанного состояния в свободное. Эта величина специфична для каждого полупроводникового материала и имеет порядок величины 10–1–10 электрон-вольт.  

Физический смысл энергии активации связан с тем, что в полупроводниках валентные электроны локализованы на связях между соседними атомами и не являются свободными. Чтобы «оторваться» от связи и стать электронами проводимости, они должны получить дополнительную энергию, превосходящую величину Eg.  

Температурный коэффициент сопротивления показывает, как изменяется сопротивление образца в зависимости от температуры. Для металлов этот коэффициент положительный: сопротивление растёт с повышением температуры. Для полупроводников, наоборот, коэффициент отрицательный: сопротивление уменьшается с увеличением температуры.  

Экспериментально энергию активации проводимости полупроводника можно определить, измерив его сопротивление при разных температурах. Затем строят график зависимости логарифма сопротивления от температуры. Тангенс угла наклона полученной прямой к оси абсцисс и будет энергией активации.