Практикум по электричеству и магнетизму - 44 стр.

                                                  44
 все у ровн и эн ергий вн у т ри ее) ока зыва ю т ся                                за п олн ен н ым и
 электрон а м и. Эт а зон а н осит н а зва н ие за п олн ен н ой зон ы.
          Д ля т верд ого т ела , кром е за п олн ен н ой зон ы, выд еля ю т зон у у ровн ей
 возбу ж д ен ия или свобод н у ю зон у (зон а 5, рис.1 б), ра зд елен н у ю
 эн ергет ическим ба рь ером               д ля за п рещ ен н ой зон ы (зон а 4, рис.1б). В
 п ред ела х эт ого ба рь ера н а х од я т ся у ровн и эн ергии, н а которых н е м огу т
 н а х од ить ся электрон ы.
          Зон а у ровн ей возбу ж д ен ия сод ерж ит у ровн и со зн а чит ель н о более
 высоким и эн ергия м и, чем у ровн и за п олн ен н ой зон ы. В этой зон е у ровн и
 эн ергии ра сп олож ен ы близко д ру г к д ру гу и п ра кт ически м ож н о счит а т ь ,
 чт о электрон , п оп а вший в эт у зон у , м ож ет изм ен я т ь свою эн ергию
 н еп рерывн ым обра зом , а след ова т ель н о, п ерем ещ а т ь ся в крист а лле п од
 д ейст вием вн ешн его элект рического п оля .
          Т а ким обра зом , п ри сообщ ен ии элект рон а м за п олн ен н ой зон ы
 д оп олн ит ель н ой эн ергии, д ост а точн ой д ля п еревод а их через эн ергет ический
 ба рь ерн а у ровн и зон ы возбу ж д ен ия , т верд ые т ела ст а н овя т ся п ровод я щ им и.
 Величин а эт ой д оп олн итель н ой эн ергии д олж н а быт ь , п о кра йн ей м ере,
 ра вн а ширин е эн ергет ического ба рь ера .
          С лед у ет от м ет ит ь , что у электрон ов, н а иболее близко ра сп олож ен н ых
 к я д ру а т ом а , свя зь с я д ром ст оль велика , чт о он и н е м огу т у ча ст вова т ь в
 созд а н ии электроп ровод н ост и. Л ишь ва лен т н ые элект рон ы, н а иболее
 у д а лен н ые от я д ра , обла д а ю щ ие т а кж е н а иболь шим и эн ергия м и, м огу т
 у ча ствова т ь в токе п ровод им ост и.
          У     м ет а ллов за п олн ен н а я и свобод н а я зон ы н еп осред ст вен н о
 п рим ыка ю т д ру г к д ру гу , а в н екот орых слу ча я х эт и зон ы вза им н о
 п ерекрыва ю т ся . П оэтом у электрон м ож ет п ерейт и из п ервой зон ы во вт ору ю ,
 п олу чив извн е очен ь н еболь шу ю д оба вочн у ю эн ергию .
          У д иэлектриков ширин а эн ергет ического ба рь ера соот вет ст ву ет
 эн ергия м 2-10 эВ и д ля п ерех од а электрон а из за п олн ен н ой зон ы в
 свобод н у ю зон у н еобх од им ы очен ь силь н ые элект рические п оля или
 высокие т ем п ера т у ры.
          Ид еа ль н ые п олу п ровод н ики, в м а т ериа ле кот орых н ет п рим есей,
                                    х а ра кт еризу ю т ся        н а личием эн ергет ического
                                    ба рь ера , н а иболь ша я ширин а кот орого зн а чит ель н о
                                    м ен ь ше, чем у д иэлект риков, и соста вля ет 1-1,5 эВ.
Е (эн ергия )




                  Е (эн ергия )




                                             П ровод им ост ь , созд а ва ем а я в х им ически
                                    чистом п олу п ровод н ике, н а зыва ет ся “ собст вен н ой”
                                    п ровод им ость ю , т а к ка к я вля ет ся свойст вом
            а)            б)        х им ически чист ого вещ ест ва . Все п рим есн ые
                                    п олу п ровод н ики п о х а ра кт еру            п ровод им ост и
               Рис.2
                                    д еля т ся н а д ва вид а : n-т ип а и p-т ип а в за висим ост и
 от ва лен т н ост и п рим еси.
          Ра ссм отрим д ва п рим ера .
          П у сть в крист а лле герм а н ия им еет ся в вид е п рим еси а т ом су рь м ы.
 Ат ом герм а н ия чет ырех ва лен т ен и им еет н а вн ешн ей элект рон н ой оболочке
 чет ыре электрон а . Ва лен т н ост ь су рь м ы ра вн а п я т и. П оэтом у за м ен а а т ом а