Полупроводники. Собственная проводимость полупроводников. Полупроводниковые приборы.

Особенности и строение полупроводников

• Полупроводни́к — материал, который по своей удельной проводимости занимает промежуточное место между проводниками и диэлектриками и отличается от проводников сильной зависимостью удельной проводимости от концентрации примесей, температуры и воздействия различных видов излучения.

Наиболее типичными полупроводниками являются германий и кремний.

Особенности и строение полупроводников

Основным свойством полупроводника является увеличение электрической проводимости с ростом температуры. Вблизи температуры абсолютного нуля полупроводники имеют свойства диэлектриков.

​

Особенности и строение полупроводников

• Кроме нагревания , разрыв ковалентных связей и возникновение собственной проводимости полупроводников могут быть вызваны освещением ( фотопроводимость ) и действием сильных электрических полей

​

Механизм проводимости у полупроводников

• Если полупроводник чистый( без примесей), то он обладает собственной проводимостью, которая невелика. �

Собственная проводимость бывает двух видов: электронная и дырочная �

Электронная ( проводимость "n " - типа)

При низких температурах в полупроводниках все электроны связаны с ядрами и сопротивление большое; при увеличении температуры кинетическая энергия частиц увеличивается, рушатся связи и возникают свободные электроны - сопротивление уменьшается.�Свободные электроны перемещаются противоположно вектору напряженности эл.поля.�Электронная проводимость полупроводников обусловлена наличием свободных электронов.

При увеличении температуры разрушаются ковалентные связи, осуществляемые валентными электронами, между атомами и образуются места с недостающим электроном - "дырка".�Она может перемещаться по всему кристаллу, т.к. ее место может замещаться валентными электронами. Перемещение "дырки" равноценно перемещению положительного заряда.�Перемещение дырки происходит в направлении вектора напряженности электрического поля.

Дырочная ( проводимость " p" - типа )

Механизм проводимости у полупроводников

• Общая проводимость чистого полупроводника складывается из проводимостей "p" и "n" -типов �и называется электронно-дырочной проводимостью.

​

Полупроводники при наличии примесей

• Наличие примесей сильно увеличивает проводимость.�При изменении концентрации примесей изменяется число носителей эл.тока - электронов и дырок.�Возможность управления током лежит в основе широкого применения полупроводников.

Донорные примеси ( отдающие )�- являются дополнительными поставщиками электронов в кристаллы полупроводника, легко отдают электроны и увеличивают число свободных электронов в полупроводнике.�Это проводники " n " - типа, т.е. полупроводники с донорными примесями, где основной носитель заряда - электроны, а неосновной - дырки.�Такой полупроводник обладает электронной примесной проводимостью.

Акцепторные примеси ( принимающие )�- создают "дырки" , забирая в себя электроны.�Это полупроводники " p "- типа, т.е. полупроводники с акцепторными примесями, где основной носитель заряда - дырки, а неосновной - электроны.�Такой полупроводник обладает дырочной примесной проводимостью.

Электрические свойства "p-n" перехода

• "p-n" переход (или электронно-дырочный переход) - область контакта двух полупроводников, где происходит смена проводимости с электронной на дырочную (или наоборот).�

Электрические свойства "p-n" перехода

• В кристалле полупроводника введением примесей можно создать такие области. В зоне контакта двух полупроводников с различными проводимостями будет проходить взаимная диффузия. электронов и дырок и образуется запирающий электрический слой. Электрическое поле запирающего слоя препятствует дальнейшему переходу электронов и дырок через границу. Запирающий слой имеет повышенное сопротивление по сравнению с другими областями полупроводника.

• Внешнее электрическое поле влияет на сопротивление запирающего слоя. При прямом (пропускном) направлении внешнего эл.поля эл.ток проходит через границу двух полупроводников. Т.к. электроны и дырки движутся навстречу друг другу к границе раздела, то электроны, переходя границу, заполняют дырки. Толщина запирающего слоя и его сопротивление непрерывно уменьшаются.

• При запирающем (обратном) направлении внешнего электрического поля электрический ток через область контакта двух полупроводников проходить не будет.�Т.к. электроны и дырки перемещаются от границы в противоположные стороны, то запирающий слой утолщается, его сопротивление.

Таким образом, электронно-дырочный переход обладает односторонней проводимостью.�

Полупроводниковые диоды

• Полупроводник с одним "p-n" переходом называется полупроводниковым диодом.
• Полупроводниковые диоды основные элементы выпрямителей переменного тока.