Твердое тело

1. Полупроводники

2. Проводимость полупроводников

2.1. Собственная проводимость

2.2. Примесная проводимость полупроводников

2.2.1. Донорная проводимость

2.2.2. Акцепторная проводимость

3. Ток в полупроводниках

3.1. Дрейфовый ток

3.2. Диффузионный ток

4. Экспериментальные методы исследования полупроводников

5. Электронно–дырочный переход (p-n–переход)

6. Приложения

6.1. Универсальные физические постоянные

6.2. Приставки и множители для образования кратных и дольных единиц

6.3. Соотношение между некоторыми несистемными единицами и единицами СИ

6.4. Вычисление некоторых интегралов

1. Полупроводники

Само название “полупроводник” произошло от различия электропроводности полупроводников от электропроводности металлов и диэлектриков.

Действительно, . Но этот признак не является решающим в классификации.

Основными свойствами, отличающими полупроводники от других твердых тел, являются следующие:

1. Характер и величина зависимости электропроводности от температуры. Проводимость полупроводников возрастает с увеличением температуры по экспоненциальному закону ( на 1° Кельвин). У металлов увеличение температуры приводит к уменьшению проводимости.
2. Сильное влияние примеси на проводимость. Что значит сильнее? Концентрация примеси , % уже существенно увеличивает проводимость. У металлов же введение примеси уменьшает проводимость. Почему?
3. Высокая чувствительность электрических свойств полупроводников ко всякого рода внешним воздействиям (механическая деформация, облучение светом, рентгеновскими лучами или быстрыми частицами и др.).

В электронике находят применение ограниченное число полупроводников. Это германий, кремний, арсенид галия, антимонид индия и др.

1. Кристаллическая структура полупроводников и зонная теория

1. Применяемые в технике полупроводники имеют весьма совершенную кристаллическую структуру – атомы размещены в пространстве на постоянных расстояниях, образуя кристаллическую решетку. Такие полупроводники, как германий и кремний имеют структуру типа алмаза, в которой каждый атом окружен такими же атомами, находящимися в вершинах правильного тетраэдра. Плотность размещения атомов для германия 4,45·10²² 1/см³, для кремния – 5·10²² см ^-3.

Каждый атом в кристаллической решетке или электрически нейтрален и связан ковалентными (парно–электронными) связями с четырьмя равно–отстоящими от него соседними атомами. В полупроводниках типа ионно–ковалентная связь. Валентные электроны распределяются между соседними атомами. В результате каждый атом окружен стабильной группой из восьми электронов связи.

2. Если не нужно выделять кристаллографического направления, такую решетку изображают на плоскости (рисунок 1.1).

Рисунок 1.1- Кристаллическая решетка , изображенная на плоскости

Это идеальная решетка. При все узлы заняты, все связи заполнены. Свободных носителей заряда нет.

3. С точки зрения зонной теории твердого тела, такой кристалл изображается энергетической диаграммой, представленной на рисунке 1.2.