Электрический ток в полупроводниках

Разные вещества имеют различные электрические свойства, по электрической проводимости их можно разделить на 3 основные группы: Электрические свойства веществ Проводники Хорошо проводят электрический ток К ним относятся металлы, электролиты, плазма … Наиболее используемые проводники – Au, Ag, Cu, Al, Fe … Хорошо проводят электрический ток К ним относятся металлы, электролиты, плазма … Наиболее используемые проводники – Au, Ag, Cu, Al, Fe … Полупроводники Занимают по проводимости промежуточное положение между проводниками и диэлектриками Si, Ge, Se, In, As Занимают по проводимости промежуточное положение между проводниками и диэлектриками Si, Ge, Se, In, As Диэлектрики Практически не проводят электрический ток К ним относятся пластмассы, резина, стекло, фарфор, сухое дерево, бумага … Практически не проводят электрический ток К ним относятся пластмассы, резина, стекло, фарфор, сухое дерево, бумага …

Полупроводники – материалы, которые по своей удельной проводимости занимают промежуточное место между проводниками и диэлектриками и отличаются от проводников сильной зависимостью удельной проводимости от концентрации примесей, температуры и различных видов излучения. Основным свойством этих материалов является увеличение электрической проводимости с ростом температуры. При увеличении температуры энергия электронов увеличивается и некоторые из них покидают связи, становясь свободными электронами. На их месте остаются некомпенсированные электрические заряды (виртуальные заряженные частицы), называемые дырками

Под воздействием электрического поля электроны и дырки начинают упорядоченное (встречное) движение, образуя электрический ток. Электрический ток в полупроводниках представляет собой упорядоченное движение свободных электронов и положительных виртуальных частиц – дырок. При увеличении температуры растет число свободных носителей заряда, проводимость полупроводников растет, сопротивление уменьшается. металл полупроводник R (Ом) R0R0 t ( 0 C) - Свободный электрон

Собственная проводимость полупроводников явно недостаточна для технического применения полупроводников. Поэтому для увеличение проводимости в чистые полупроводники внедряют примеси, которые бывают донорные и акцепторные. Донорные примеси При внедрении 4 – валентного кремния Si 5 – валентным мышьяком As, один из 5 электронов мышьяка становится свободным. Таким образом изменяя концентрацию мышьяка, можно в широких пределах изменять проводимость кремния. Такой полупроводник называется полупроводником n – типа, основными носителями заряда являются электроны, а примесь мышьяка, дающая свободные электроны, называется донорной.

Акцепторные примеси Но если кремний внедрить трехвалентным индием, то для образования связей с кремнием у индия не хватает одного электрона, т.е. образуется дырка. Такой полупроводник называется полупроводником p – типа, основными носителями заряда являются дырки, а примесь индия, дающая дырки, называется акцепторной.

Существует 2 типа полупроводников, имеющих большое практическое применение: + р - типа -- n - типа Основные носители заряда - дырки Основные носители заряда - электроны Электрический контакт двух полупроводников p и n типа, называемый p – n переходом. Ток через p – n переход осуществляется основными носителями заряда (дырки двигаются вправо, электроны – влево ). Сопротивление перехода мало, ток велик. Такое включение называется прямым, в прямом направлении p – n переход хорошо проводит электрический ток

Основные носители заряда не проходят через p – n переход. Сопротивление перехода велико, ток практически отсутствует. Такое включение называется обратным, в обратном направлении p – n переход практически не проводит электрический ток. Основное свойство p – n перехода заключается в его односторонней проводимости.

Полупроводниковый диод – это p – n переход, заключенный в корпус. Обозначение полупроводникового диода на схемах Основное свойство диода – его односторонняя электрическая проводимость