Отже, швидкість рекомбінацій

,

де  - коефіцієнт рекомбінації (визначається властивостями напівпровідника).

Швидкість генерації - кількість вивільнених за одиницю часу електрон­но-діркових пар - залежить від температури напівпровідника та ширини забороненої зони.

У сталому режимі існує динамічна рівновага - швидкість генерації дорівнює швидкості рекомбінації:

.

Звідси

.

Для переходу електронів власного напівпровідника у зону провідності потрібно, щоб енергія зовнішнього джерела перевищувала W - мінімальну енергію, необхідну для вивільнення валентного електрона, тобто енер­гію іонізації. Значення цієї енергії (ширина забороненої зони) залежить від структури кристалічних ґрат і типу речовин. Наприклад, у германії W=0,72 еВ, кремнії W=1,12 еВ, арсеніді галію W=1,41 еВ.

Значення енергії іонізації визначає число вільних електронів та дірок при нормальній кімнатній температурі. У чистому германії n_i =р_i= 2,37 10¹³ носіїв у 1 см³, у чистому кремнії n_i =р_i = 1,38 10¹⁰ см³, тобто на порядки менше. Число N атомів у 1 см³ металу або напівпровідника ста­новить близько 5 10²².

Отже, у власному напівпровіднику при кімнатній температурі число носіїв зарядів відносно загального числа атомів становить близько 10^-7 % для германію і 10^-10 % - для кремнію. Оскільки у германії один електрон провідності припадає приблизно на 1 млрд. атомів речовини, а у металах число електронів провідності не менше від числа атомів n ≥ N, то питома електрична провідність напівпровідника у мільйони і мільярди разів менша, ніж металів. Наприклад, при кімнатній температурі питомий опір міді дорівнює 0,017-10^-4 Ом-см (1 Ом-см - опір 1 см³ речовини), германію 50 Ом-см і кремнію 100 000 Ом-см.

Для виготовлення напівпровідникових приладів, крім германію та кремнію, використовують деякі хімічні сполуки, наприклад, арсенід галію GаАs, атимонід індію ІnSb, фосфід індію ІnР тощо.

7.1.2 Струми власних напівпровідників

Процеси провідності у напівпровідниках відрізняються від процесів провідності у металах. Основна відмінність полягає у тому, що провідність у напівпровідниках здійснюється двома різними та незалежними видами рухів електронів, і що цими видами можна керувати у широких межах, добавляючи дуже малу кількість відповідних елементів до основного напівпровідникового матеріалу.

Якщо до напівпровідника не прикладена електрична напруга, то електрони та дірки здійснюють хаотичний тепловий рух і ніякого струму немає. Під дією різниці потенціалів у напівпровіднику виникає електричне поле, яке прискорює рух електронів та дірок і надає їм деякого спрямованого руху. Це і є струм провідності.

Рух носіїв заряду під дією електричного поля називають дрейфом, а струм провідності - струмом дрейфу I_др. Повний струм провідності складається з електронного I_nдр та діркового струмів провідності I_pдр:

.

Незважаючи на те, що електрони та дірки рухаються у протилежних напрямах, їхні струми складаються, бо рух дірок являє собою переміщення електронів. Рухомість дірок менша від рухомості електронів, атому діркова складова менша від електронної.

Густина струму дрейфу І_др складається з густини електронного та діркового струмів:

.

Густина струму І дорівнює кількості електрики, яка проходить через одиницю площини поперечного перерізу за 1 с, а тому можна записати:

,

,

де n_і - концентрація електронів; q - заряд електрона; V_n - середня швидкість поступального руху електронів під дією поля.

Експериментальне встановлено, що дрейфова швидкість пропорційна напруженості поля

де  - коефіцієнт пропорційності, який називають рухомістю електронів:

Рухомість електронів — це середня швидкість їхнього поступального руху під дією електричного поля з одиничною напруженістю (Е = 1В). Одиниця рухомості електронів - квадратний сантиметр на вольт-секунду (см²/В-с). Рухомість електронів залежить від властивостей кристалічних ґрат, наявності домішок і температури. При кімнатній температурі рухомість електронів у германії, як показують вимірювання, дорівнює 3900 см²/(В-с), а у кремнії - 1350 см²/(В-с). Рухомість дірок за даними вимірювань, значно нижча від рухомості електронів. Так, наприклад, у германії вона становить 1900 см²/ (В-с), а у кремнії - 430 см²/(В-с). Зі збільшенням температури ру­хомість дірок зменшується швидше, ніж рухомість електронів.

Поняття рухомості носіїв заряду є важливим для оцінки динамічних властивостей напівпровідникових приладів. Чим більша рухомість, тим менша інерційність приладу, тобто ефективність керування приладом зберігається в широкому частотному діапазоні, а отже, прилад має більшу швидкодію. Тому активні прилади побудовані з використанням напівпровідників n-типу, мають поліпшені динамічні властивості. Густина електронної складової дрейфового струму

. (7.6)

У формулі (7.6) добуток n_ie_n є питомою електронною провідністю _n, тому .

Густину діркового струму визначають за формулою

, (7.7)

де р_іq_p=_p - питома діркова провідність.