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.

Собственная проводимость полупроводников - Германий
Собственная проводимость полупроводников - Германий

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
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.

Если

n-концентрация электронов,1/метр3
n+концентрация дырок,1/метр3
n0коэффициент пропорциональности, характеризующий число атомов решетки в единице объема,1/метр3
∆W = Wc - Wvрасстояние между валентной зоной и зоной проводимости,Джоуль
k = 1,38 · 10-23постоянная Больцмана,Дж/К
Tтемпература полупроводника,K

то

\[ n_{-}n_{+} = n_{0}e^{-\frac{∆W}{kT}} \]

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.

Назад Вперед

Copyright © FXYZ.ru, 2007 — 2017.
Мобильная β версия | полная