Собственная электрическая проводимость полупроводников и ее зависимость от температуры и освещенности

Кристаллы по­лупроводников имеют атомную кри­сталлическую решетку.Взаимодействие пары соседних атомов осуществляется посредством парноэлектронной — ковалентной связи.В образовании ее участвуют по одному электрону от каждо­го атома.Их отрицательный заряд удерживает положительные иокы германия друг возле друга. Эти ковалентные связи при низких температурах достаточно прочны, и свободных электронов в кристалле почти нет. Поэтому полупроводники при низкой температуре не проводят электрического тока.Участвующие в связи атомов валентные электроны прочно привязаны к кристал­лической решетке, и внешнее электрическое поле почти не влия­ет на их движение.

Электропроводимость химически чистого полупроводника возможна в том случае, когда ковалентные связи в кристаллах разрываются и появляются свободные электроны. Например, на­гревание даже до небольших температур приводит к разрыву ковалентных связей, появлению свободных электронов и возникно­вению собственной электронной проводимости чистого полупроводника. После ухода электрона со своего места в этой области кристалла нарушилась его нейтраль­ность.В том месте, откуда ушел электрон, возникает избыточный положительный заряд—образуется положительная "дырка". Она обладает положительным зарядом, равным по модулю заряду электрона. На освободившееся от электрона ва­кантное место может перескочить другой электрон.В отсутствии внеш­него электрического поля эти свободные электроны и дырки дви­жутся в кристалле полупроводника хаотически.

Электропроводность чистого полупроводника, обусловлен­ная упорядоченным перемещением дырок, называется собственной ды­рочной проводимостью. У чистых полупроводников число электронов проводимости всегда равно числу дырок.Энергия, которая должна быть затрачена для создания в кристаллах чистых полупроводников электропроводности, назы­вается энергией активации собственной проводимости.С повышением температуры возрастает число разрывов ковалентных связей и уве­личивается количество свободных электро­нов и дырок в кристаллах чистых полу­проводников, а, следовательно, возрастает удельная электропроводность и уменьша­ется удельное сопротивление чистых полупроводников.