Полупроводники

Полупроводник – материал, который по своей удельной проводимости занимает промежуточное место между проводниками и диэлектриками и отличается от проводников сильной зависимостью удельной проводимости от концентрации примесей, температуры и воздействия различных видов излучения.

Наиболее типичными полупроводниками являются германий и кремний. Основным свойством полупроводника является увеличение электрической проводимости с ростом температуры.

Кроме нагревания, причиной разрыва ковалентных связей и возникновения собственной проводимости полупроводников может быть освещение (фотопроводимость) и действие сильных электрических полей.

Германий и кремний являются основными материалами многих полупроводниковых приборов и имеют во внешних слоях своих оболочек по четыре валентных электрона.

Лишь только четыре валентных электрона атомов этих проводников могут стать свободными, да и то не всегда. А если атом полупроводника потеряет хотя бы один электрон, то он становится положительным ионом.

Причем они расположены так близко друг к другу, что их валентные электроны образуют единые орбиты, проходящие вокруг соседних атомов, тем самым связывая атомы в единое целое вещество.

Рисунок 1- Атомное строение полупроводника

Здесь видно, что вокруг каждого атома расположены четыре точно таких же атома, а каждый из этих четырех имеет связь еще с четырьмя другими атомами и т. д.

Любой из атомов связан с каждым соседним двумя валентными электронами, причем один электрон свой, а другой заимствован у соседнего атома. Такая связь называется двух электронной или ковалентной.

При такой связи атомов во всей массе кристалла германия или кремния можно считать, что кристалл полупроводника представляет собой одну большую молекулу.

На рисунке 1 связь между внешними слоями оболочек двух соседних атомов представлена в виде прозрачных круглых фигур. Чистые полупроводниковые кристаллы имеют собственную проводимость.

Такие полупроводники именуются собственными. Собственный полупроводник содержит равное число дырок и свободных электронов.

При нагреве собственная проводимость полупроводников возрастает. При постоянной температуре возникает состояние динамического равновесия количества образующихся электронно-дырочных пар и количества рекомбинирующих электронов и дырок, которые остаются постоянными при данных условиях.