8. Электропроводность полупроводников. Примесные и безпримесные полупроводники.

Электропроводность полупроводников можно рассматривать с позиций классической механики, то есть считать, что одновременно измеримы координаты и импульс как электронов, так и дырок, и что можно отслеживать движение каждого электрона и дырки индивидуально.

ПРИМЕСНЫЕ ПОЛУПРОВОДНИКИ

Примесными полупроводниками принято называть полупроводники, электропроводность которых обусловлена носителями заряда, образующимися при ионизации атомов. Если в кремний ввести атом пятивалентного элемента (например, фосфора), то четыре из пяти валентных электронов этого элемента вступят в связь с четырьмя соседними атомами кремния (подобно атомам собственного полупроводника). Пятый е электрон будет в данном случае избыточным. Он оказывается очень слабо связанным со своим атомом, поэтому оторвать его от атома и превратить в свободный носитель заряда можно даже оторвать его от атома и превратить в свободный носитель заряда можно даже при воздействии малой тепловой энергии.

Беспримесные полупроводники

Слой беспримесного полупроводника ( I) в определенном смысле играет роль экрана, снижающего емкость база - коллектор. В дрейфовых моделях транзисторов также имеется зона, удаляющая коллектор от базы. А при работе с обычными транзисторами для предотвращения самовозбуждения используют метод, предложенный для высокочастотных схем на лампах еще до изобретения тетродов. Этот метод заключается в нейтрализации паразитной емкости путем приложения на управляющий электрод напряжений такой же амплитуды, но в противофазе.Если запрещенная зона узкая ( меньше 1 эв; для германия, например, она равна 0 75 эв), то при повышении температуры некоторые электроны приобретают энергию, достаточную для того, чтобы покинуть валентную зону, и кристалл становится проводником. Это истинные или беспримесные полупроводники.Это будет возможным только в том случае, когда уровень Ферми будет расположен в запрещенной зоне между потолком валентной зоны и дном зоны проводимости. Действительно, в беспримесном полупроводнике уровень Ферми располагается вблизи середины запрещенной зоны. Исключение составляют полупроводники, в которых отношение - весьма велико. Для того чтобы такие беспримесные полупроводники обладали достаточной концентрацией п, необходимо, чтобы ширина запретной зоны не превосходила определенных пределов. Выяснение механизма проводимости полупроводников позволяет классифицировать их по этому признаку. Проводимость, которой обладают беспримесные полупроводники, называется собственной проводимостью, а эти полупроводники - собственными полупроводниками. Проводимость, обусловленная примесями, называется примесной проводимостью, а полупроводники, в кристаллическую решетку которых введены те или иные примеси, получили название примесных полупроводников.

9. Электропроводность классов кристаллических тел

По виду зонной структуры твёрдые тела классифицируют на проводники, полупроводники и диэлектрики.

• Проводники — зона проводимости и валентная зона перекрываются, таким образом электрон может свободно перемещаться между ними, получив любую допустимо малую энергию. Таким образом, при приложении к твердому телу разности потенциалов, электроны смогут свободно двигаться из точки с меньшим потенциалом в точку с большим, образуя электрический ток. К проводникам относят все металлы.

• Полупроводники — зоны не перекрываются и расстояние между ними составляет менее 4эВ. Для того, чтобы перевести электрон из валентной зоны в зону проводимости требуется энергия меньшая, чем для диэлектрика, поэтому чистые (собственные, нелегированные) полупроводники слабо пропускают ток.

• Диэлектрики — зоны не перекрываются и расстояние между ними составляет более 4эВ. Таким образом, для того, чтобы перевести электрон из валентной зоны в зону проводимости требуется значительная энергия, поэтому диэлектрики ток практически не проводят.