я помітною провідності в цих речовинах звичайно досить теплової енергії, що виникає у електронів при кімнатній температурі. p align="justify"> При звільненні електрона з ковалентного зв'язку в останній виникає як би вільне місце, що володіє позитивним елементарним зарядом, рівним по абсолютній величині заряду електрона. Таке звільнилося в електронному зв'язку місце умовно назвали діркою, а процес утворення пари електрон - дірка отримав назву генерацій зарядів. Дірка має позитивним зарядом, тому вона може приєднати до себе електрон сусідній заповненої ковалентного зв'язку. У результаті цього відновлюється один зв'язок), від процес називають рекомбінацією) і руйнується сусідня або, іншими словами, заповнюється одна дірка і одночасно з цим виникає нова в іншому місці. Такий генераційно-рекомбінаційний процес безперервно повторюється, і дірка, переходячи від одного зв'язку до іншого, буде переміщатися по кристалу, що рівносильно переміщенню позитивного заряду, рівного по величині заряду електрона. <В
Малюнок 1.9 - Енергетична діаграма і графіки розподілу Фермі - Дірака для бездомішкового напівпровідника при різних температурах
В
Малюнок 1.10 - Принцип доречний провідності
При цьому треба мати на увазі, що концентрація дірок в ідеальній кристалічній решітці хімічно чистого (власного) напівпровідника (p i ) завжди дорівнює концентрації вільних електронів;
p i = n i < span align = "justify">. (1.6)
Користуючись співвідношенням (1.5), можна підрахувати, що при кімнатній температурі (Т = 293 К) число вільних електронів в беспримесном германии одно n i = 2,5 - 10 13 см -3 .
Враховуючи, що в кожному кубічному сантиметрі об'єму германію знаходиться приблизно 4,4 * 10 22 атомів, можна укласти, що один вільний електрон припадає на мільярд атомів речовини.
У кремнії при тій же температурі кількість вільних електронів через більшої ширини забороненої зони менше і складає n i = 1,4 * 10 10 см -3 < span align = "justify">.
Швидкість генерації носіїв V ген (як і швидкість рекомбінації V річок ) визначається властивостями напівпровідника і його температурою. Швидкість рекомбінації, крім того, пропорційна концентрації електронів і дірок, тому що чим більше кількість носіїв, тим імовірніше, що їхня зустріч завершиться рекомбінацією. Враховуючи, що в сталому режимі повинно існувати динамічна рівновага (швидкість генерації V ген повинна бути рівною швидкості рекомбінації V < span align = "justify"> річок ), отримаємо
V ген = V річок < span align = "justify"> = rn i p i = rn i 2 (1.7)
де r - множник, що визначається властивостями напівпровідника.
Ця умова називають умовою рівноважної концентрації носіїв у власному напівпровіднику.
При відсутності зовнішнього електричного поля електрони і дірки переміщаються в кристалі хаотично внаслідок теплового руху. У цьому випадку струм в напівпровіднику не виникає. Якщо ж на кристал діє електричне поле, рух дірок і електронів стає упорядкованим і в кристалі виникає електричний струм. Щоб зрозуміти, як переміщаються дірки, розглянемо малюнок 1.10, на якому зображено кілька одних і тих самих атомів, розташованих уздовж напівпровідника, в різні моменти часу. Нехай в деякий початковий момент часу в крайньому атомі 1, розташованому ліворуч, з'явилася дірка внаслідок того, що з цього атома В«пішов 7; електрон. У цьому випадку атом стає зарядженим позитивно і може притягти до себе електрони сусіднього атома. За наявності електричного поля, спрямованого зліва направо, електрон атома 2 рухаючись проти силових ліній поля, заповнить...
