Строение полупроводников

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК В ПОЛУПРОВОДНИКАХ

Чтобы понять механизм возникновения проводимости в по­лупроводниках, необходимо знать строение полупроводнико­вых кристаллов и природу связей, удерживающих атомы кристалла друг около друга. Для примера рассмотрим крис­талл германия.

Нам известно, что кристаллы германия и других полупро­водников имеют атомную (ковалентную) кристаллическую ре­шетку. Плоская схема структуры кристалла германия изобра­жена на рисунке 1. Четыре валентных электрона каждого атома германия связаны с такими же электронами соседних атомов химическими парноэлектронными (ковалентными) свя­зями. В образовании этой связи от каждого атома участвует по одному валентному электрону, которые отщепляются от ато­мов (коллективизируются кристаллом) и при своем движении большую часть времени проводят в пространстве между сосед­ними атомами. Их отрицательный заряд удерживает положи­тельные ионы германия друг возле друга. Такого рода связь существует между ядрами (протонами) в молекуле водорода. Она условно может быть изображена двумя линиями, соеди­няющими ядра (рис. 2).

Не надо думать, что коллективизированная пара электро­нов принадлежит лишь двум атомам. Каждый атом образует четыре связи с соседними, а данный валентный электрон мо­жет двигаться по любой из них. Дойдя до соседнего атома, он может перейти к следующему, а затем дальше вдоль всего кристалла. Коллективизированные валентные электроны при­надлежат всему кристаллу.

Парноэлектронные связи германия достаточно прочны и при низких температурах не разрываются. Поэтому германий при низкой температуре не проводит электрический ток. Уча­ствующие в связи атомов валентные электроны прочно привя­заны к кристаллической решетке, и внешнее электрическое поле не оказывает заметного влияния на их движение. Анало­гичное строение имеет и кристалл кремния.

Рис.1	Рис.2

Задание

1. Выполните в тетради схематический рис.1. Обозначьте на этом рис. коллективизированные пары электронов. Почему их называют коллективизированными?

2. Объясните, почему при низких температурах германий не проводит электрический ток?