2 курс 1 часть / электроника / лекции / Электроника УрТИСИ +

Поскольку атом кремния имеет четыре валентных электрона, то он использует эти электроны для связи с четырьмя соседними атомами, которые, в свою очередь, также выделяют по одному валентному электрону для связи с каждым из своих четырѐх соседних атомов.

Таким образом получается, что любой атом кремния связан с каждым соседним атомом общей орбитой, причѐм на этой орбите два электрона. Такая связь атомов называется

ковалентной связью.

28

Валентный электрон, находящийся в такой связи, по энергии расположен в валентной зоне.

Электроны во всех связях будут присутствовать только при температуре абсолютного нуля.

Полупроводник при такой температуре является изолятором.

29

По мере повышения температуры полупроводника некоторые валентные электроны получают дополнительную энергию достаточную для перехода в зону проводимости. Такой переход соответствует выходу электрона из связи.

30

		Свободная
Ge	_	- зона

_

_ + _

Ge _ Ge _ Ge

_

_

+

Ge

Вакантный энергетический уровень

Появление электрона в свободной зоне и наведенного вакантного места в валентной зоне на энергетической диаграмме представлено в виде кружков с соответствующими знаками заряда.

31

Появление свободных уровней в валентной зоне позволяет для валентных электронов изменять свою энергию, а следовательно, участвовать в процессе протекания тока через полупроводник.

С повышением температуры возникает все большее число свободных электронов в зоне проводимости и вакантных уровней в валентной зоне.

32

Вакантный энергетический уровень в валентной зоне и соответственно свободную валентную связь называют дыркой, которая является подвижным носителем положительного заряда, равного по абсолютной величине заряду электрона.

Перемещение дырки соответствует встречному перемещению валентного электрона (из связи в связь).

Движение дырки – это поочерѐдная ионизация валентных связей.

33

Процесс образования свободного электрона и дырки принято называть генерацией.

Основным источником дополнительной энергии для электрона является температура.

Могут быть и другие источники – световое и ионизирующее излучения.

34

Таким образом, за счѐт термогенерации в полупроводнике образуется два типа подвижных

носителей заряда: свободные электроны n-

и дырки p-, причѐм их количество одинаковое

Nn = Np.

Эти носители заряда называют собственными, а электропроводность, ими обусловленную, -

собственной электропроводностью полупроводника.

Электроны и дырки собственной электропроводности, принято обозначать буквой i

ni = pi.

35

Такой полупроводник называют беспримесным. Он используется для создания высокоомных

изоляционных слоев в полупроводниковых структурах.

Сильная зависимость электропроводности таких структур от температуры используется при создании термозависимых сопротивлений - термисторов.

Rt t0

36

1.2.2 Примесная электропроводность полупроводников

Если в полупроводник ввести примеси, то к собственной электропроводности добавляется электропроводность примеси.

37