Электрический ток в полупроводниках Выполнили : Пестерникова О. Курносова Д. Лымарь В.

План 1. Что такое полупроводники? 2. Классификация. 3. Строение. 4. Электронная проводимость. 5. Теория полупроводников. 6. Дырочная проводимость. 7. Носитель заряда. 8. Зонная структура полупроводников. 9. Электропроводность полупроводников. 10. Вывод.

Что такое полупроводники? Полупроводники, широкий класс веществ, характеризующихся значениями электропроводности s, промежуточными между электропроводностью металлов и хороших диэлектриков.

Классификация полупроводников. 1) Элементы IV группы периодической системы элементов Менделеева германий и кремний. 2) Алмазоподобные полупроводники. К ним относятся соединения элементов III группы периодической системы (Al, Ga, In) с элементами V группы ( Р, As, Sb), называются полупроводники типа AIII BV (GaAs, InSb, GaP, InP и т. п.) 3) Элементы VI и V групп и их аналоги. Элементы VI группы Te и Se как полупроводники были известны раньше, чем Ge и Si, причём Se широко использовался в выпрямителях электрического тока и фотоэлементах 4) Соединения элементов VI группы с переходными или редкоземельными металлами (Ti, V, Mn, Fe, Ni, Sm, Eu и т. п.).

Строение полупроводников Рассмотрим строение полупроводников на примере кремния : Кремний – четырехвалентный элемент. Это означает, что во внешней оболочке атома имеются четыре электрона, сравнительно слабо связанные с ядром. Число ближайших соседей каждого атома равно четырем.

Электронная проводимость. Проводимость полупроводников, обусловленную наличием у них свободных электронов называют электронной проводимостью. Чем больше температура, тем больше свободных электронов. При t от 300 до 700 К - кол.-во е увеличивается почти в 2 раза - это приводит к уменьшению сопротивления.

Теория полупроводников Согласно фундаментальному постулату физики, называемому уравнением Больцмана, число N частиц с энергией дается формулой N = A exp [–E/kT], где A – константа, характеризующая материал, k – постоянная Больцмана (= 8,6Ч10–5 эВ/К), а T – абсолютная температура в кельвинах (К). Отсюда видно, что чем прочнее связь и ниже температура, тем меньше освобождается электронов

Дырочная проводимость. При разрыве связи образуется вакантное место с недостающим электроном. Его называют дыркой. Дырка может перемещаться по всему кристаллу. Е = 0, то перемещение дырок, происходит беспорядочно Дырки электроны направление дырок и электронов противоположно.

носители заряда электроны дырки электронная дырочная проводимость

Зонная структура проводников В П. и диэлектриках верхние из заполненных разрешенных зон называются валентными, а наиболее низкие из незаполненных зонами проводимости. При Т > 0 К тепловое движение «выбрасывает» часть электронов из валентной зоны в зону проводимости (т. е. разрушает часть химических связей; см. выше). В валентной зоне при этом появляются дырки Носители тока в П. сосредоточены, как правило, в довольно узких областях энергий: электроны вблизи нижнего края (дна) зоны проводимости Ec, на энергетических расстояниях ~kT от неё (kT энергия теплового движения); дырки в области такой же ширины вблизи верхнего края (потолка) валентной зоны Eu. В этих узких областях ~kT сложные зависимости E (p), как правило, принимают более простой вид. Например, для электронов вблизи дна зоны проводимости:

. Электрическое поле, в которое помещен полупроводник, вызывает направленное движение носителей (дрейф), обусловливающее протекание тока в полупроводнике. Основным для круга вопросов, связанных с прохождением электрического тока в полупроводнике является понятие подвижности носителей m, определяемое, как отношение средней скорости направленного их движения (скорости дрейфа), вызванного электрическим полем uд, к напряжённости Е этого поля: m = u д / Е Электропроводность полупроводников

Вывод Мы узнали что такое полупроводники, какие классификации у них существуют. Каким образом осуществляется электронная и электрическая проводимость в полупроводниках.