256

uwspólnienie dwóch elektronów walencyjnych, z których każdy pochodzi od innego atomu, i utworzeniu między tymi atomami jednej, dwóch względnie trzech par elektronów wiążących. Elektrony te umiejscowione są między tymi atomami, od których pochodzą i dlatego mówi się, że są one zlokalizowane. W związku z tym przewodnictwo właściwe półprzewodników jest zawsze mniejsze od 10⁷ Q^-1 • m^-1 i rośnie wraz z temperaturą, wg wzoru:

8 = 8₀ exp

Mm

2kT j gdzie:

ó₀ ^ przewodnictwo właściwe w temperaturze odniesienia AE₀ — szerokość energetyczna strefy wzbronionej,

T — temperatura pomiaru,    j

k stała Boltzmanna; k = 1,38 • 10^-23 —.

XV

Ciała stałe charakteryzują się nie tylko uporządkowaną strukturą przestrzenną w rozmieszczeniu atomów, ale także określoną zależnością energetyczną między elektronami ciała jako całości. W ciele stałym odległości pomiędzy atomami są tak małe, że oddziaływania wzajemne ich pól powodują rozszczepienie każdego poziomu elektronowego elektronów walencyjnych na tyle podpoziomów, ile jest oddziałujących ze sobą atomów. Ze względu na bardzo małe różnice energetyczne między rozszczepionymi poziomami, nie obserwuje się poszczególnych poziomów oddzielnie, lecz jedno pasmo. Elektrony w paśmie są rozmieszczone na poziomach zgodnie z zasadą Pauliego. W temperaturze zera bezwzględnego elektronami walencyjnymi są obsadzone tylko poziomy energetyczne pasma podstawowego, a pasmo przewodnictwa jest całkowicie puste. W temperaturach różnych od zera bezwzględnego, pewna liczba elektronów gromadzi tyle energii, że może przejść do pasma przewodnictwa. Elektrony, które znalazły się w paśmie przewodnictwa, mogą uczestniczyć w przewodzeniu prądu. Na skutek ubytku elektronów z pasma podstawowego, powstają w nim wolne miejsca po elektronach, które charakteryzują się ładunkiem dodatnim, równym co do bezwzględnej wartości ładunkowi elektronu (1,6 10¹⁹C) nazywane dziurami. Powstałe dziury są również nośnikami ładunku, ale w paśmie podstawowym i mogą brać udział w przewodzeniu prądu. Ogólnie można stwierdzić, że każdemu przejściu elektronu z pasma podstawowego do pasma przewodnictwa w półprzewodnikach samoistnych towarzyszy powstanie dziury w paśmie podstawowym. Proces ten nazywa się generacją (tworzeniem się) par elektron — dziura. W półprzewodnikac zachodzi również proces odwrotny, dlatego, że układ dąży do zmniejszenia swojej energii, tzn. elektron z pasma przewodnictwa przechodzi do pasma podstawowego i kompensuje ładunek dziury. Proces ten nazywa się ^ie kombinacją par elektron - dziura (rys. 5.29)