Purtătorii de sarcină electrică

Cel mai important parametru al oricărei substanțe este rezistivitatea electrică. Este evident că conductivitatea, adică, capacitatea de a conduce un curent electric apare numai în cazul în care există purtatori de sarcina, care pot fi deplasate de un câmp electric sau un gradient de concentrație. Luați în considerare formarea de purtători de sarcină liberi în semiconductoare.

semiconductor pur și fără defecte, cu o rețea cristalină ideală numit semiconductor intrinsec. În general, acesta este denumit de tip I semiconductor. La o temperatură de zero absolut într-un semiconductor nu exista purtatori de sarcina si este un izolator ideal. Pe măsură ce încălzirea au loc mișcarea oscilatorie a atomilor zăbrele. Interpretarea corpuscular purtătorilor de energie mecanice zăbrele vibratii sunt particule cuantice - fononi.

Cu creșterea temperaturii cantității și creșterea energiei fononic și ei sunt capabili de a rupe legăturile covalente între atomii zăbrele. Violarea rezultatelor legăturii covalente în formarea unui electron liber și conexiune neumplut - (. Figura 1.6) găurii în apropierea atomului pe care electron rupt.

Fig. 1.6. Procesul de formare a taxei mobile

Procesul de formare a perechilor electron-gol se numește generație.

O legătură gol poate fi umplut cu unul dintre electronii de valență atom adiacent. La locul formării unei noi găuri de electroni, iar procesul se repetă. În consecință, o gaură se comportă ca o particulă având o sarcină pozitivă. Găurile și electroni liberi sunt supuse mișcări aleatorii de ceva timp - viață, după care perechile se anulează reciproc, adică un proces de generare proces invers ... Procesul de generare a procesului invers numit recombinare.

Deci, în propriile sale semiconductori, există două tipuri de purtători de sarcină liberi - electroni și găuri. Mai mult decât atât, electronii și găuri sunt întotdeauna generate și recombinate în perechi, dar numărul lor
în egală măsură.

Conductivitatea semiconductorului intrinsec datorită purtătorilor asociate cu sarcină electrică, numită conductivitatea intrinsecă.

Semiconductor în care o parte din atomii zabrele substituiți cu atomi ai o altă substanță, numită impuritate. Conductivitatea datorită prezenței atomilor de impuritate se numește conductivitate extrinsecă.

Rezultatele de substituție depind de valența atomilor de impuritate. Astfel de materiale, cum ar fi pe scară largă germaniu și siliciu, sunt tetravalent. Prin urmare, dacă introducem în ea elementul atom pentavalent, cum ar fi fosfor (P), antimoniu (Sb) sau arsenic (As), apoi patru din cele cinci electroni de valență ale elementului va intra în contact cu patru electroni de atomi învecinate și formează un înveliș stabil de opt electroni. electron al nouălea este legat slab la nucleul elementului pentavalent. Acesta vine cu ușurință off și devine un fononi liber. În care un atom de impuritate este convertit într-un ion cu un singur fix pozitiv
taxa.

Electronii liberi de impuritate se adaugă la origine proprii electroni liberi. Prin urmare, conductivitatea semiconductorilor devine predominant electronică. Astfel de semiconductori sunt numite de tip n sau electronic. Impurități conductivitate electrică condiționată sunt numite donor (donor de electroni).

Dacă germaniu sau siliciu atom introduce elementul trivalent, cum ar fi galiu (Ga) sau aluminiu (Al), toate cele trei electronii de valență intra în comunicație cu patru electroni de atomi învecinate. Cele opt pentru a forma un înveliș stabil nevoie de electroni în plus. Acesta este unul dintre electronii de valență care este selectat de cel mai apropiat atom. Ca rezultat, acest atom este format de comunicare neumplut - o gaură, iar atomul de impuritate este convertit într-un ion fix cu o singură sarcină negativă.

Găuri de origine impuritate se adaugă la propriile lor găuri, astfel încât conductivitatea semiconductorului devine predominant gaura. Astfel de semiconductori se numesc găuri sau de tip p. Impuritatile conductivitate gaura condițională, numit acceptor (electroni interesante).