2)Внутренняя структура полупроводника

   К полупроводникам относится большое количество веществ, которые занимают по своим электрическим свойствам промежуточное положение между проводниками и диэлектриками. Для полупроводников j=1 ² ^ См/м ( j - удельная электропроводимость ). Для проводников j = 1 ⁴^См/м; для диэлектриков j  10^-12 См/м. Важнейшим свойством и признаком полупроводников является зависимость их электрических свойств от внешних условий Т, Е, р и т.д. Характерная особенность полупроводников заключается в уменьшении их удельного сопротивления с увеличением температуры. Для полупроводников характерно кристаллическое строение с ковалентной связью между атомами.

3)Ковалентные связи атомов в кристалле полупроводника

Атомы полупроводника (например, германия) связаны друг с другом валентными электронами. Связь происходит следующим образом. У германия 4 валентных электрона. Вокруг каждой пары атомов германия движутся 2 валентных электрона — по одному от каждого атома. Атомы выстраиваются так, чтобы у каждого было столько соседних атомов, сколько валентных электронов он имеет. Таким образом все валентные электроны у всех атомов получаются задействованными. Такая связь называется ковалентной.

На рисунке вы видите развернутую в плоскость модель фрагмента кристаллической решётки германия, на которой демонстрируется ковалентная связь. Силой ковалентной связи можно объяснить существование запрещенной зоны в полупроводниках и диэлектриках. Чем больше энергии надо затратить, чтобы оторвать валентные электроны, участвующие в ковалентной связи, и отправить их в зону проводимости, тем шире запрещенная зона. Это логично. В металлах ковалентной связи нет, нет и запрещённой зоны.

Каждый из этих четырёх электронов готов образовать общую электронную пару с валентным электроном другого атома. В результате атом кремния окружается четырьмя пристыковавшимися к нему атомами, каждый из которых вносит по одному валентному электрону. Соответственно, вокруг каждого атома оказывается по восемь электронов (четыре своих и четыре чужих).. Происходит перекрытие электронных оболочек всех соседних атомов, так что любой валентный электрон есть общее достояние всех атомов-соседей. От некоторого атома 1 такой электрон может перейти к соседнему с ним атому 2, затем — к соседнему с ним атому 3 и так далее. Валентные электроны могут перемещаться по всему пространству кристалла — они, как говорят, принадлежат всему кристаллу (а не какой-либо одной атомной паре). Тем не менее, валентные электроны кремния не являются свободными (как это имеет место в металле). В полупроводнике связь валентных электронов с атомами гораздо прочнее, чем в металле; ковалентные связи кремния не разрываются при невысоких температурах. Энергии электронов оказывается недостаточно для того, чтобы под действием внешнего электрическо- го поля начать упорядоченное движение от меньшего потенциала к большему. Поэтому при достаточно низких температурах полупроводники близки к диэлектрикам — они не проводят электрический ток