ння АВ (елементи третьої і п'ятої групи таблиці Менделєєва). Потрійні з'єднання АВС. p align="justify"> Для ПП характерно кристалічну будову, тобто закономірне і впорядковане розташування їх атомів у просторі (раніше було сказано і показано), між атомами є зв'язки. Вони утворені валентними електронами, які взаємодіють не тільки з ядром свого атома, але і з сусідніми ядрами. Зв'язок між двома сусідніми атомами здійснюється двома валентними електронами по одному від кожного атома. Такий зв'язок називається двох електронною або ковалентного. При цьому електрони зв'язку належать уже не одному, а відразу обом, пов'язаних між собою атомами. p align="justify"> У результаті на зовнішній орбіті кожного з атомів знаходиться по вісім електронів. Таку решітку мають чисті ПП при (-273 градусів С). p align="justify"> Електрони в атомі мають певними значеннями енергії, складовими сукупність дискретних рівнів енергії атома. При утворенні твердого тіла за рахунок взаємодії атомів енергетичні рівні розширюються і утворюють енергетичні зони, які з окремих близько розташованих по енергії рівнів, число яких відповідає числу однорідних атомів в тілі. Сукупність рівнів, на кожному з яких можуть знаходитися електрони, називають дозволеної зоною. Ця зона характеризується тим, що вона заповнена валентними електронами при Т = 0 К, цю зону часто називають валентною зоною. p align="justify"> Вище валентної зони розташована заборонена зона, вона характеризується тим, що в її межах немає електричних рівнів, на яких могли б знаходиться електрони даного кристала. Зона характеризується шириною ? W = до3 ЕВ.
Вище забороненої зони знаходиться дозволена зона, яку називають зона провідності. У цій зоні можуть з'являтися електрони, які відірвуться від своїх атомів. Ці електрони здатні переміщатися по кристалічної решітки, електрони в цій зоні називають вільними або електронами провідності. Щоб відірвати електрон від атома йому необхідно повідомити додаткову енергію, рівну ширині забороненої зони. Значення ? Wз залежить від структури грат, тобто від матеріалу. Наприклад, у кремнію ? Wз = 1,12 еВ, у арсеніду галію-1.41 еВ.
В
W З - дно зони провідності; W V - стеля валентної зони
Малюнок 5.1 - Енергетична діаграма власного напівпровідника
Додаткову енергію можна повідомити валентному електрону за рахунок тепла, іонізуючого випромінювання, освітлення, сильного електричного поля, кінетичної енергії рухомих частинок.
Власна напівпровідник. Напівпровідник, що має у вузлах грат тільки свої атоми, називають власним (без домішки). Отримавши додаткову енергію, валентний електрон переходить у зону провідності і стає вільним - позначимо його n i .
Догляд електрона з валентної зони призводить до утворення в ній незаповнених енергетичних рівнів, які назвали дірками (р i ). Валентні електрони, якщо створити електричне поле, можуть переміщатися на вільні рівні, створюючи дірки в іншому місці. Таке переміщення можна розглядати як рух позитивно заряджених фіктивних зарядів - дірок.
Процес утворення пари електрон-дірка називають генерацією пар , т.е n i = р i утворилися в результаті розриву ковалентних зв'язків електрони і дірки здійснюють хаотичний рух в об'ємі ПП доти, поки електрон не буде захоплений діркою, а енергетичний рівень дірку не буде закрито електроном із зони провідності. При цьому розірвання ковалентні зв'язку відновлюються, а електрон і дірка зникають. Цей процес називається - рекомбінацією .
Концентрація зарядів в ПП. Ймовірність Fn (W) знаходження вільного електрона в енергетичному стані W визначається функцією Фермі-Дірака:
В
,
де Wf - рівень енергії, яку електрон може займати з ймовірністю ВЅ, назвали рівень Фермі, у власному ПП він знаходиться приблизно посередині забороненої зони при будь-яких температурах.
Wf = (Wc + Wv)/2,
КТ - середня енергі...
