Полупроводники

Полупроводники – вещества, удельное сопротивление которых может меняться в широких пределах и быстро уменьшаться с увеличением температуры.

Широко применяемыми полупроводниками являются германий, кремний, теллур.

Рассмотрим на примере германия собственную проводимость – проводимость чистых полупроводников. Кристалл германия – это атомная кристаллическая решётка с парноэлектронными (ковалентными) связями. Плоская модель кристалла показана на рисунке.

Разрыв связи приводит к образованию свободного электрона и свободного (вакантного) места в ковалентной связи, называемого дыркой.

Дырка, как недостаток электрона, обладает положительным элементарным зарядом. На освободившееся место может переместиться соседний электрон, что равносильно смещению дырки. Движение дырки по кристаллу повторяет движение свободного заряда. Полупроводники обладают электронно-дырочной проводимостью.

Проводимость n -типа (от «negativus» – отрицательный) – перенос заряда через полупроводник свободными электронами.

Проводимость p -типа (от «positivus» – положительный) – перенос заряда через полупроводник дырками.

Свободный электрон и дырка образуются или исчезают (рекомбинируют) попарно и одновременно, поэтому в чистых полупроводниках концентрации свободных электронов и дырок равны. Общая электропроводность чистого полупроводника складывается из равных проводимостей n - и p -типа.

Возможность управления числом свободных зарядов в полупроводниках лежит в основе их широкого применения. Сопротивление полупроводников зависит от температуры и действия внешних факторов, например, освещения. Нагрев или излучение приносят энергию, достаточную для разрушения ковалентных связей. Концентрация свободных зарядов возрастает, и сопротивление полупроводника уменьшается. Эти явления лежат в основе работы термо- и фоторезисторов.