Собственная проводимость полупроводников

Важнейшими полупроводниковыми материалами являются германий и кремний. Атомы этих элементов имеют по 4 электрона во внешней электронной оболочке, которые образуют валентную связь с электронами соседних атомов.

При подведении энергии (теплоты или света) межатомные связи в решетке теряют электроны, при этом образуется положительный заряд. То место, где в решетке не хватает электрона, называют дыркой. Под действием напряжения электроны дрейфуют к положительному полюсу. Дырки движутся к отрицательному полюсу, причем их место занимают свободные электроны.

Собственная проводимость полупроводников - Германий - - Электроны и дырки

B чистом полупроводнике, проводимость которого обусловлена тепловым возбуждением, одинаковое число электронов и дырок движется в противоположных направлениях. Проводимость возрастает при повышении температуры.

Потерявшие часть своей энергии электроны захватываются дырками: происходит рекомбинация. При неизменной температуре число электронно-дырочных пар постоянно, так как скорость рекомбинации и скорость образования электронов и дырок одинаковы.

n_-	концентрация электронов,	1/метр³
n₊	концентрация дырок,	1/метр³
n₀	коэффициент пропорциональности, характеризующий число атомов решетки в единице объема,	1/метр³
∆W = W_c - W_v	расстояние между валентной зоной и зоной проводимости,	Джоуль
k = 1,38 · 10^-23	постоянная Больцмана,	Дж/К
T	температура полупроводника,	K

Произведение концентраций электронов и дырок при заданной температуре постоянно.

В германии при комнатной температуре n_± ~ 2.5 • 10¹³ см^-3, а плотность атомов равна 4.4 • 10²² см^-3. Таким образом, одна пара носителей заряда приходится примерно на 10⁹ атомов.