ть становить величину? Lt; 10 січня/ом · см.
Догляд з валентної зони окремих електронів, які отримали якимось чином додаткову енергію Е gt; ? Е, викликає появу в цій зоні порожніх (незаповнених) рівнів, які носять назву «дірок» і мають позитивний електричний заряд. Електрони, що залишилися в заповненій зоні, мають можливість переміщатися з одного рівня на інший в межах цієї зони, займаючи утворилися дірки, а замість них утворюючи нові дірки на інших енергетичних рівнях. Таким чином, напрямок руху дірок протилежно напрямку руху електронів.
Якщо до такого напівпровідника прикласти електричне поле, то електрони будуть рухатися проти поля, а дірки - в напрямі поля. Швидкість спрямованого руху носіїв струму (електронів і дірок) буде пропорційна напруженості електричного поля. Коефіцієнт пропорційності ? між швидкістю руху носіїв і напруженістю електричного поля носить назву рухливості носіїв
? =, (4)
де?- Середня швидкість носія струму в електричному полі, см/сек; Е - напруженість електричного поля, в/см.
Електрони створюють електронний струм I, а дірки - дірковий I. Про таке напівпровіднику кажуть, що він володіє електронно-доречний провідністю. Загальний струм I буде дорівнює
=I + I. (5)
Складові струму відповідно рівні
=en ?SE, I=en ?SE, (6)
де е - заряд електрона; n, n - відповідно концентрація електронів і дірок; ?, ? - відповідно рухливість електронів і дірок; S - площа поперечного перерізу напівпровідника; Е - напруженість електричного поля.
Розглянутий вище тип напівпровідника є беспрімесним (власних), а провідність, обумовлена ??переходом валентних електронів в зону провідності, також називається власною.
Якщо в кристалічній решітці напівпровідника є різні домішки, то вони істотно змінюють як величину, так і характер електропровідності напівпровідника.
Енергетичні рівні валентних електронів домішки можуть розташовуватися або поблизу зони провідності (рис. 3, б), або поблизу валентної зони (рис. 3, в).
Рис. 3. Електронні переходи в напівпровідниках в разі власної (а) і примесной (б, в) провідностей
У першому випадку додаткова, понад власної, електропровідність створюється в результаті переходу електронів з енергетичного рівня домішки (донорний рівень) у вільну зону 2 напівпровідника при подоланні ними енергетичного бар'єру? Е, у другому випадку - в результаті утворення вільних дірок у валентній зоні за рахунок відходу електронів з валентної зони 1 напівпровідника на енергетичний рівень домішки (акцепторний рівень), долаючи при цьому енергетичний бар'єр? Е.
Напівпровідники з донорною домішкою називаються електронними або напівпровідниками n-типу, а з акцепторною домішкою - дірковими або напівпровідниками p-типу.
Оскільки? Е lt; ? Е і? Е lt; ? Е, то для переведення електронів в збуджений стан в домішковому напівпровіднику їм необхідно повідомити значно менше енергії, ніж у чистому (власному) напівпровіднику. У домішкових напівпровідниках основне підвищення електропровідності досягається при переході електронів із заповненої зони на акцепторні рівень домішки (для напівпровідника p-типу) або з рівня донорної домішки у вільну зону 2 (для напівпровідника n-типу) при подоланні ними енергетичного бар'єру? Е або? Е. У першому випадку основними носіями струму є дірки, що утворилися в заповненій зоні 1 (дірковий провідність), у другому - електрони, що перейшли у вільну зону 2 (електронна провідність). Крім основних носіїв струму, в домішкових напівпровідниках має місце і електронно-дірковий провідність, як і у бездомішкових напівпровідників. Однак число таких носіїв значно поступається кількості основних носіїв. Внаслідок цього носії власної провідності в домішкових напівпровідниках отримали назву неосновних (для напівпровідників p-типу це електрони, а для напівпровідника n-типу - дірки).
Як говорилося вище, збудження електронів може відбуватися в результаті підвищення температури напівпровідника або ж опромінення його променистим потоком. В останньому випадку електрони отримують додаткову енергію, необхідну для подолання забороненої зони, від квантів випромінювання. Очевидно, що енергія кванта повинна бути більше ширини забороненої зони, т.е.
??? Е. (7)
Зміна електропровідності напівпровідника при впливі на нього променистого потоку називається фотопроводимостью. Практично це виражається в зменшенні електричного опору напівпровідникового матеріалу при його освітленні.
За аналогією з провідністю, зумовленої переходами електронів з одного енергетичного рівня на інший внаслідок теплового руху, напівпровідникові матеріали можуть мати як власну, так і примесную фотопровідність.
Розглянемо механізм фотопровідності більш докладно. За відсутності опромінення завдяки безперервному взаємодії електронів з кристалічною решіткою напівпрові...
