СОБСТВЕННАЯ ПРОВОДИМОСТЬ

В основе работы полупроводниковых (ПП) приборов лежит тот факт, что высвобождение электрона со­провождается образованием дырки, причем дырка не является по­стоянной принадлежностью какого-то одного атома – при переходе на ее место электрона из ковалентной связи соседнего атома свободное место появляется теперь в другой ковалентной связи.

Таким образом, наряду с хаотическим движением свободных электронов происходит и xaoтическое перемещение дырок, которое сопровождается перемещением электронов с одной ковалентной связи в другую. Такое перемещение электронов напоминает передачу эстафеты.

Имеются ли положительные ионы в проводниках? Безусловно, но положительные заряды в проводниках неподвижны, в то время как дырки в полупроводниках перемещаются хаотически, как и свободные электроны.

Одновременно с процессами возникновения пар электрон - дыр­ка при переходе электрона из ВЗ в ЗП, происходят и обратные процессы. Восстановление нейтрального атома путем захвата свободного электрона называется рекомбинацией. При данной температуре между указанными процессами устанавливается динамическое равновесие, и концентрация, т. е. число свободных электронов и дырок в единице объема, в среднем не изменяется.

При помещении ПП в электрическое поле в нем, как и в проводнике, начинается упорядоченное движение свободных электронов в ЗП, но одновременно с этим происходит и упорядоченное эстафетное перемещение электронов в валентной зоне из одной ковалентной связи в другую, которое в дальнейшем будем рассматривать как упорядоченное движение положительных зарядов — дырок.

Естественно, направление движения дырок обратно направлению движения свободных электронов, так как знаки их зарядов противоположны. Подвижные электрические заряды, являющиеся переносчиками электрического тока, принято называть носителями заряда (тока).

Следовательно, носителями электрического тока в ПП являются как отрицательные заряды — электроны (проводимость, обусловленную движением электронов, называют электроннойи обозначают буквой n), так и положительные заряды — дырки (проводимость, обусловленную движением дырок, называют дырочнойн обозначают буквой р).

Концентрация носителей заряда (электронов и дырок) в беспримесном ПП зависит от ширины ЗЗ ΔЕ , а также от температуры ПП и определяется по формуле: ,

где А – постоянный коэффициент, - постоянная Больцмана.

При комнатных температурах для германия ≈ 2,5·10¹³ см^-3 и для кремния 2·10¹⁰ см^-3.