По виду проводимости Электронные полупроводники (n-типа)

Термин «n-тип» происходит от слова «negative», обозначающего отрицательный заряд основных носителей. Этот вид полупроводников имеет примесную природу. В четырёхвалентный полупроводник (например, кремний) добавляют примесь пятивалентного полупроводника (например, мышьяка). В процессе взаимодействия каждый атом примеси вступает в ковалентную связь с атомами кремния. Однако для пятого электрона атома мышьяка нет места в насыщенных валентных связях, и он переходит на дальнюю электронную оболочку. Там для отрыва электрона от атома нужно меньшее количество энергии. Электрон отрывается и превращается в свободный. В данном случае перенос заряда осуществляется электроном, а не дыркой, то есть данный вид полупроводников проводит электрический ток подобно металлам. Примеси, которые добавляют в полупроводники, вследствие чего они превращаются в полупроводники n-типа, называютсядонорными.

Проводимость N-полупроводников приблизительно равна:

Полупроводник n-типа

Дырочные полупроводники (р-типа)

Термин «p-тип» происходит от слова «positive», обозначающего положительный заряд основных носителей. Этот вид полупроводников, кроме примесной основы, характеризуется дырочной природой проводимости. В четырёхвалентный полупроводник (например, в кремний) добавляют небольшое количество атомов трехвалентного элемента (например, индия). Каждый атом примеси устанавливает ковалентную связь с тремя соседними атомами кремния. Для установки связи с четвёртым атомом кремния у атома индия нет валентного электрона, поэтому он захватывает валентный электрон из ковалентной связи между соседними атомами кремния и становится отрицательно заряженным ионом, вследствие чего образуется дырка. Примеси, которые добавляют в этом случае, называются акцепторными.

Проводимость p-полупроводников приблизительно равна:

П олупроводник p-типа

2. Зонная структура полупроводников. (Вопрос по лекциям сделан).

Зонная структура кристалла состоит из

валентной зоны (Валентная зона — энергетическая область разрешённых электронных состояний в твёрдом теле, заполненная валентными электронами.

В полупроводниках при T=0 (T — абсолютная температура) валентная зона заполнена электронами целиком, и электроны не дают вклада в электропроводность и другие кинетические эффекты, вызываемые внешними полями. При T>0 К происходит тепловая генерация носителей заряда, в результате которой часть электронов переходит в расположенную выше зону проводимости или на примесные уровни в запрещённой зоне. При этом в валентной зоне образуются дырки, участвующие наряду с электронами в зоне проводимости в переносе электрического тока. Дырки в валентной зоне могут также возникать при нетепловом возбуждении полупроводника — освещении, облучении потоком ионизирующих частиц, воздействии сильного электрического поля, который вызывает лавинный пробой полупроводника, и т. п.),

запрещенной (Запрещённая зона — область значений энергии, которыми не может обладать электрон в идеальном (бездефектном)кристалле.)

и зоны проводимости (Зона проводимости — в зонной теории твёрдого тела первая из незаполненных электронами зон (диапазонов энергии, где могут находиться электроны) в полупроводниках и диэлектриках. Электроны из валентной зоны, преодолев запрещённую зону, при ненулевой температуре попадают в зону проводимости и начинают участвовать в проводимости, то есть перемещаться под действием электрического поля.

В полуметаллах валентная зона перекрывается с зоной проводимости (запрещённая зона имеет формальную отрицательную ширину), поэтому в них даже при абсолютном нуле присутствуют электроны в зоне проводимости.

При уменьшении размеров системы нижняя граница зоны проводимости, как правило, смещается вверх по энергии относительно уровня Ферми (Уровень Ферми – это энергия наиболее высокого эергетического состояния, занимаемого электронами системы при абсолютном нуле температуры.).)

Электроны в кристалле являются существенно квантовыми частицами. В полупроводнике( ширина запрещенной зоны менее 3 эВ) уровень Ферми находится посередине запрещенной зоны, т.е. при абсолютной температуре ток не проводится, если повысить температуру, то граница размывается. С повышением температуры у электронов полупроводников возникает вероятность оказаться в зоне проводимости. Переходя в зону проводимости из валентной зоны электрон оставляет на своем месте «дырку», которая трактуется, как положительно заряженная частица с зарядом электрона. Концентрации электронов и дырок в полупроводнике равны, заряды тоже, электроны и дырки взаимно усиливают друг друга. (Поле, возникающее в переходе и компенсирующее дифференциальный ток – запирающий, а слой называется запирающий слой.( ребят насчет этой фразы я не знаю верно или нет, по лекциям вроде к этому материалу относится эта фраза))