ності (насправді залежить від температури, але повільніше, ніж експонентний множник). З підвищенням температури тепловий рух розриває зв'язки електронів, і частина їх, пропорційна exp (- E A /kT ) , стає вільними носіями струму.
Зв'язок електронів може бути розірвана не тільки тепловим рухом, але і різними зовнішніми впливами: світлом, потоком швидких частинок, сильним електричним полем і т.д. Тому для напівпровідників характерна висока чутливість електропровідності до зовнішніх впливів, а також до вмісту домішок і дефектів в кристалах , оскільки під багатьом випадках енергія E A для електронів, локалізованих поблизу домішок або дефектів, істотно менше, ніж в ідеальному кристалі даного напівпровідника. Можливість в широких межах керувати електропровідністю напівпровідників зміною температури, введенням домішок і т. д. є основою їх численних і різноманітних застосувань.
Розрізняють власну і домішкову провідності напівпровідників.
В
Рис.1
Найважливіше властивість напівпровідників - можливість змінювати свою електричну провідність під впливом різних факторів: температури, освітлення, радіоактивного випромінювання та ін
Напівпровідники являють собою дуже численний клас матеріалів. У нього входять сотні найрізноманітніших речовин - як елементів, так і хімічних сполук. Напівпровідниковими властивостями можуть володіти як неорганічні, так і органічні речовини, кристалічні і аморфні, тверді і рідкі, немагнітні та магнітні. Незважаючи на істотні відмінності в будові і хімічному складі, матеріали цього класу ріднить одна чудова якість- здатність сильно змінювати свої електричні властивості під впливом невеликих зовнішніх енергетичних впливів. Одна з можливих схем класифікації напівпровідникових матеріалів наведена на рис.2.
В
Рис. 2. Класифікація напівпровідникових матеріалів за складом і властивостями. br/>
Різниця між напівпровідниками і діелектриками є швидше кількісним, ніж якісним. Формула (1.1) відноситься в рівній мірі і до діелектриків, електропровідність яких може стати помітною при високій температурі. Точніше було б говорити про напівпровідниковий стан неметалевої речовин, не виділяючи напівпровідники в особливий клас, а до дійсних діелектриків відносити лише такі, у яких в силу великих значень E A і малих s 0 електропровідність могла б досягти помітних значень тільки при температурах, при яких вони повністю випаровуються.
В
1.2 Класифікація напівпровідників
Проте термін В«НапівпровідникиВ» часто розуміють у вужчому сенсі, як сукупність декількох найбільш типових груп речовин, напівпровідникові властивості яких чітко виражені вже при кімнатній температурі (300 К). Приклади таких груп:
1) Елементи IV групи періодичної системи елементів Менделєєва германій і кремній , які як напівпровідники найповніше вивчені і широко застосовуються в напівпровідниковій електроніці . Атоми цих елементів, володіючи 4 валентними електронами, утворюють кристалічні решітки типу алмазу з ковалентним зв'язком атомів, Сам алмаз також має властивості напівпровідника, проте величина E A для нього значно більше, ніж у Ge і Si, тому при Т = 300 К його власна (не пов'язана з домішками або зовнішніми впливами) електропровідність дуже мала.
2) Алмазоподібні напівпровідники. До ним відносяться з'єднання елементів III групи періодичної системи (Al, Ga, In) з елементами V групи (Р, As, Sb), називаються напівпровідниками типу A III B V (GaAs, InSb, GaP, InP і т.п.). Атоми III групи мають 3 валентних електрона, а V групи - 5, так що середнє число валентних електронів, що припадає на 1 атом, в цих з'єднаннях дорівнює 4 (як і у Ge і Si). Кожен атом утворює 4 валентні зв'язки з найближчими сусідами, у результаті чого виходить кристалічна решітка, подібна решітці алмазу з тією лише різницею, що найближчі сусіди атома A III - атоми B V а сусіди атома B V - атоми A III . За рахунок часткового перерозподілу електронів атоми A III і B V в такій структурі опиняються різнойменно зарядженими. Тому зв'язку в кристалах A III B V в повному обсязі ковалентні, а частково іонні . Однак ковалентний зв'язок в них переважає і визначає структуру, в результаті чого ці кристали у багатьох властивостях є найближчими аналогами Ge і Si.
Сполуки елементів II і VI груп періодичної системи - A II B VI (ZnTe, ZnSe, CdTe, CdS і т.п.) також мають в середньому 4 валентних електрона на 1 атом, але іонний зв'язок у них більш сильно виражена. У деяких з них ковалентний зв'язок переважає над іонним, у інших він с...
