Рубрика:
1
КРАТКАЯ ТЕОРИЯ К ЛАБОРАТОРНЫМ РАБОТАМ № 322, 324, 325.
Механизм собственной и примесной проводимости полупроводников
с точки зрения зонной теории.
Полупроводники - это вещества, имеющие при комнатной температуре
удельную электрическую проводимость в интервале от 10
-8
до 10
6
Ом
-1
м
-1
,
которая в сильной степени зависит от вида и количества примеси и структуры
вещества, а также от внешних условий: температуры, освещения, внешних
электрических и магнитных полей, облучения. Электропроводность твердых тел
в современной физике объясняется на основе зонной теории. На рис. I показаны
упрощенные диаграммы энергетических зон собственного, акцепторного и
донорного полупроводников.
Нижняя зона представляет собой валентную зону, которая у
полупроводников так же, как и у диэлектриков, при температуре, равной
абсолютному нулю, полностью заполнена электронами. Валентная зона и зона
проводимости разделены энергетическим интервалом, так называемой
запрещенной зоной, величина которой (ΔЕ) для полупроводников имеет
значения до 2-3 эВ, для диэлектриков более 2-3 эВ (Металлы имеют или
частично заполненную валентную зону, или полностью заполненную
валентную зону, перекрывающуюся с зоной проводимости.)
Существование запрещенной зоны энергий можно объяснить, исходя из
особенностей химической связи в полупроводниках. При ненарушенных связях
в кристалле (нет химических примесей и структурных дефектов) все валентные
электроны каждого атома (два S - электрона и два Р -электрона) участвуют в
образовании ковалентных связей. В таком состоянии (температура абсолютного
нуля и отсутствие внешних ионизирующих воздействий) кристалл является
изолятором. Для создания подвижных электронов необходим разрыв
некоторого количества связей. Это происходит при повышении температуры и
под действием ионизирующих излучений. При разрыве каждой связи возникает
один электрон проводимости и одно вакантное квантовое состояние электрона.
