Практикум по электричеству и магнетизму. Солодуха А.М - 47 стр.

ной энергии, то вся эта зона (и все уровни энергий внутри нее) оказывают-
ся заполненными электронами. Эта зона носит название заполненной зоны.
      Для твердого тела, кроме заполненной зоны, выделяют зону уровней
возбуждения или свободную зону (зона 5, рис. 1б), разделенную энергети-
ческим барьером для запрещенной зоны (зона 4, рис. 1б). В пределах этого
барьера находятся уровни энергии, на которых не могут находиться элек-
троны.
      Зона уровней возбуждения содержит уровни со значительно более
высокими энергиями, чем уровни заполненной зоны. В этой зоне уровни
энергии расположены близко друг к другу и практически можно считать,
что электрон, попавший в эту зону, может изменять свою энергию непре-
рывным образом, а следовательно, перемещаться в кристалле под действи-
ем внешнего электрического поля.
      Таким образом, при сообщении электронам заполненной зоны до-
полнительной энергии, достаточной для перевода их через энергетический
барьер на уровни зоны возбуждения, твердые тела становятся проводящими.
Величина этой дополнительной энергии должна быть по крайней мере
равна ширине энергетического барьера.
      Следует отметить, что у электронов, наиболее близко расположен-
ных к ядру атома, связь с ядром столь велика, что они не могут участво-
вать в создании электропроводности. Лишь валентные электроны, наибо-
лее удаленные от ядра, обладающие также наибольшими энергиями, могут
участвовать в токе проводимости.
      У металлов заполненная и свободная зоны непосредственно примы-
кают друг к другу, а в некоторых случаях эти зоны взаимно перекрываются.
Поэтому электрон может перейти из первой зоны во вторую, получив из-
вне очень небольшую добавочную энергию.
      У диэлектриков ширина энергетического барьера соответствует
энергиям 2–10 эВ и для перехода электрона из заполненной зоны в свобод-
ную зону необходимы очень сильные электрические поля или высокие
температуры.
      Идеальные полупроводники, в материале которых нет примесей, ха-
                          рактеризуются наличием энергетического барьера,
                          наибольшая ширина которого значительно мень-
                          ше, чем у диэлектриков, и составляет 1–1,5 эВ.
Е (энергия)




              Е (энергия)




                                Проводимость, создаваемая в химически
                          чистом полупроводнике, называется «собствен-
                          ной» проводимостью, так как является свойст-
        а)        б)      вом химически чистого вещества. Все примесные
           Рис. 2
                          полупроводники по характеру проводимости де-
                          лятся на два вида: n-типа и p-типа в – зависимо-
сти от валентности примеси.
      Рассмотрим два примера.
                                    47