Собственный полупроводник

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Это незавершённая статья. Вы можете помочь проекту, исправив и дополнив её. Это примечание следует заменить более точным

Собственный полупроводник или полупроводник типа I (англ. intrinsic — собственный) — это чистый полупроводник, содержание посторонних примесей в котором не превышает 10^-8 … 10^-9%. Концентрация дырок в нём всегда равна концентрации свободных электронов. Примеры: Si
Полупроводник без примесей называют собственным полупроводником или полупроводником i-типа. Он обладает собственной электропроводностью, которая складывается из электронной и дырочной.
Если к полупроводнику не приложено напряжение, то электроны и дырки проводимости совершают хаотическое движение и никакого тока, разумеется, нет. Под действием разности потенциалов в полупроводнике возникает электрическое поле, которое ускоряет электроны и дырки и сообщает им еще некоторое поступательное движение, представляющее собой ток проводимости.
Движение носителей заряда под действием электрического поля иначе называется дрейфом носителей, а ток проводимости — током дрейфа i_др. Полный ток проводимости складывается из электронного и дырочного токов:
i_др= i_nдр+ i_pдр
Индексы n и p соответственно обозначают электронную и дырочную электропроводность.
Удельная проводимость зависит от концентрации носителей и от их подвижности. В полупроводниках при повышении температуры вследствие интенсивной генерации пар носителей концентрация подвижных носителей увеличивается значительно быстрее, нежели уменьшается их подвижность, поэтому с повышением температуры проводимость растет.
Для изготовления полупроводников применяют в основном германий и кремний, а также некоторые соединения галлия, индия и пр.
Для полупроводников характерен отрицательный температурный коэффициент электрического сопротивления. При возрастании температуры сопротивление полупроводников уменьшается, а не увеличивается, как у большинства твердых проводников. Кроме того электрическое сопротивление полупроводников очень сильно зависит от количества примесей (и от веществ примесей тоже) таких внешних воздействий, как свет, электрическое поле, ионизирующее излучение и т. д. (забегая вперед, на этом основан принцип действия фотодиодов, фототранзисторов, магнитоуправляемых приборов и т. п.)
Принцип работы полупроводниковых приборов связан с тем, что в полупроводниках существует электропроводность двух типов - электронная и дырочная. Электронная электропроводность характерна для металлов и обусловлена перемещением электронов проводимости. При обычных рабочих температурах в полупроводниках всегда имеются электроны проводимости, которые очень слабо связаны с ядрами атомов и совершают беспорядочное тепловое движение (колебания) между атомами кристаллической решетки. Эти электроны под действием разности потенциалов могут начать двигаться в определенном направлении. Это движение и есть электрический ток.
Полупроводники обладают также дырочной электропроводностью, которая не наблюдается в металлах. Она является особенностью полупроводников.
Электроны и дырки, которые могут перемещаться, а потому создавать электропроводность, называются подвижными носителями заряда или просто носителями заряда. Весь этот процесс принято называть генерация пар носителей заряда, т. е. возникают пары электрон проводимости-дырка проводимости.
Вследствие того, что электроны и дырки совершают хаотическое движение, обязательно происходит и процесс, обратный генерации пар носителей. Электроны проводимости снова занимают свободные места в валентной зоне (падающий сверху кружочек на рисунке), т. е. объединяются с дырками. Такое исчезновение пар носителей называется рекомбинацией носителей заряда. Процессы генерации и рекомбинации всегда происходят одновременно. Рекомбинация ограничивает возрастание пар носителей, и при каждой данной температуре устанавливается определенное число электронов и дырок проводимости, т. е. они находятся в состоянии динамического равновесия.
Материал взят с сайта http://naf-st.ru/ Материал текущей страницы взят c http://naf-st.ru/main/rc/?ppi2