Зонна структура
Напівпровідники мають повністю заповнену валентну зону, відділену від зони провідності неширокою забороненою зоною. Ширина забороненої зони напівпровідників зазвичай менша за 3 еВ. Неширока заборонена зона призводить до того, що при підвищенні температури ймовірність збудження електрона у зону провідності зростає за експоненційним законом. Саме цим фактом зумовлене збільшення електропровідності власних напівпровідників.
Ще більше на електропровідність напівпровідників впливають домішки — донори й акцептори. Завдяки доволі великій діелектричній проникності домішкові рівні в забороненій зоні розташовані дуже близько до зони провідності чи до валентної зони (< 0.5 еВ), й легко іонізуються, віддаючи електрони в зону провідності чи забираючи їх із валентної зони. Леговані напівпровідники мають значну електропровідність.
Невелика ширина забороненої зони також сприяє фотопровідності напівпровідників.
В залежності від концентрації домішок напівпровідники діляться на власні (без домішок), n-типу (донори), p-типу (акцептори) і компенсовані (концентрація донорів урівноважує концентрацію акцепторів, й напівпровідник веде себе, як власний). При дуже високій концентрації домішок напівпровідник стає виродженим і веде себе, як метал.
У напівпровідникових приладах використовуються унікальні властивості контакту областей напівпровідника, одна з яких належить до n-типу, інша до p-типу — так званих p-n переходів. p-п переходи проводять струм лише в одному напрямку. Схожі властивості мають також контакти між напівпровідниками й металами — контакти Шоткі.
Зо́на прові́дності — у зонній теорії кристалів найнижча незаповнена електронами зона у випадку, коли фізична система перебуває в основному стані.Характеристиками зони провідності є точки у зоні Брілюена, де закон дисперсії має мінімум, кількість еквівалентних долин, ефективна маса електрона, ефективна густина станів.
Вале́нтна зо́на — У зонній теорії твердого тіла найвища заповнена електронами зона основного стану фізичної системи.У напівпровідниках валентна зона заповнена повністю, у металах до певного значення енергії, який називається рівнем Фермі.
Заборо́нена зо́на — у зонній теорії кристалів проміжок енергій, в якому не існує делокалізованих одноелектронних станів. Характеризується шириною забороненої зони, тобто різницею енергій між дном зони провідності й верхом валентної зони.В залежності від того, в якій точці зони Брілюена розташовані дно зони провідності й верх валентної зони, напівпровідники діляться на прямозонні й непрямозонні. Прикладом прямозонних напівпровідників може служити арсенід галію (GaAs), непрямозонних — кремній (Si).
Власні і домішкові напівпровідники.
Рисунок 1,3-Енергетична діаграма –а, функція розподілу електронів у власному напівпровіднику при Т>0-б
У результаті цих процесів у напівпровіднику встановлюється рівноважна концентрація електронів no і дірок ро при будь-якій температурі. У власних напівпровідниках рівноважні концентрації електронів ni і дірок pi рівні між собою: