Электропроводность диэлектриков.

Ширина запрещенной зоны диэлектриков более 2,7 эВ. При комнатной температуре заброс электронов из валентной зоны в зону проводимости отсутствует. Концентрация свободных носителей исключительно мала. В отличие от узкозонных полупроводников, собственная проводимость мала. При наличии примесных атомов, свободные носители могут появиться за счет термической активации примесных уровней.

При низкой температуре в диэлектриках примесная проводимость. Носители заряда электроны и дырки. Если примесь донорная – основные носители заряда – электроны, диэлектрик электронный или n – типа. Если примесь акцепторная – основные носители дырки, диэлектрик дырочный или p – типа. При приложении к диэлектрику электрического поля, свободные носители ускоряются, в результате чего появляется электропроводность. Механизм электропроводности электронный. Механизм генерации электропроводности не только тепловой.

Электроны проводимости в диэлектрике могут появиться за счет облучения светом определенной длины волны или быстрыми частицами вследствие приложения сильных полей.

Электронная проводимость диэлектрика – собственная (при высоких температурах), как и у полупроводников

,

n и p – концентрация электронов и дырок,

m_n и m_p – подвижность носителей

В примесной проводимости вклад дает только один сорт носителей. Температурная зависимость электронной проводимости диэлектриков описывается уравненим

Экспериментальная зависимость s(T) является следствием того, что концентрация носителей изменяется с температурой по экспоненциальному закону

,

- ширина запрещенной зоны.

Подвижность изменяется медленно. Если рассеяние носителей на акустических колебаниях решетки, то также как и в полупроводниках

В диэлектриках подвижность электронов и дырок чрезвычайно мала. Это связано с тем, что электроны в диэлектриках находятся в связанном состоянии образуя поляроны.

В диэлектриках присутствует поляронный механизм переноса заряда. Поляронная проводимость возникает, когда электроны и дырки сильно связаны с кристаллической решеткой. При низкой концентрации свободных носителей в диэлектрике проводимость может осуществляться электрическим полем, которое приводит к смещению свободных зарядов (поляризации). Электроны проводимости могут поляризовать своим полем окружающую их область диэлектрика и локализуются в ней.

Полярон – область искажения решетки с находящимися в ней электронами или дыркой, вызвавшими это искажение.

Под действием электрического поля электрон перемещается вместе с поляризованной областью, т.е. имеет место движение полярона. Поляронная проводимость характеризует место движения полярона. Поляронная проводимость характерна для ионных кристаллов, где кулоновское взаимодействие между ионами и электронами особо велико. Т.к. электроны проводимости связаны, идет их рост эффективной массы. Эффективная масса электронов диэлектрика в 1000 раз больше, чем у проводников (металлов) или полупроводников. Подвижность носителей в 1000 раз меньше, чем у металлов и полупроводников.