I. Część teoretyczna

Półprzewodniki są to materiały krystaliczne, które pod względem rezystywności zajmują pośrednie miejsce między przewodnikami metalicznymi a dielektrykami (izolatorami). W substancjach krystalicznych atomy lub cząsteczki układają się w postaci regularnej siatki krystalicznej. Rezystywność półprzewodników jest orientacyjnie setki tysięcy, a nawet miliony razy większa niż rezystywność metali, ale miliardy razy mniej s/a niż rezystywność przeciętnych niedoskonałych dielektryków. W odróżnieniu od metali mają one najczęściej ujemny współczynnik temperaturowy rezystancji. W półprzewodniku płynie prąd elektryczny, polegający na uporządkowanym przemieszczaniu się elektronów i dziur, tj. ładunków ujemnych i dodatnich. Przewodnictwo półprzewodników polegające na przemieszczaniu generowanych w nim elektronów i dziur nazywa się przewodnictwem elektrycznym samoistnym.

W praktyce oprócz omówionych półprzewodników samoistnych są stosowane tzw. półprzewodniki niesamoistne. Półprzewodniki niesamoistne, produkowane najczęściej na bazie germanu i krzemu, powstają w wyniku wprowadzenia do ich sieci krystalicznej atomów pierwiastków 3- lub 5-wrtościowych. Wprowadzenie tych domieszek zwiększa przewodnictwo albo elektronowe, albo dziuro we. Jest to wywołane tym, że wiązanie w sieci krystalicznej atomów krzemu lub germanu, wymaga 4 elektronów walencyjnych, a atom pierwiastka z V grupy ma 5 elektronów walencyjnych. Elektron nie biorący udziału w wiązaniu, po otrzymaniu stosunkowo niewielkiej energii przechodzi do pasma przewodnictwa.

rys. 1 Uproszczony model pasmowy półprzewodnika niesamoistnego typu N

W wyniku wprowadzenia do czystego chemicznie

germanu lub krzemu domieszki pierwiastków 5-

wartościowych, np. arsenu lub antymonu, uzyskuje

się więcej elektronów w paśmie przewodnictwa niż
dziur w paśmie walencyjnym (rys. 1). Otrzymany w

ten sposób półprzewodnik nosi nazwę półprzewodnika typu A. W półprzewodniku takim elektrony są głównym nośnikiem ładunku elektrycznego, decydującym o elektronowym charakterze przewodnictwa elektrycznego. Domieszka stosowana w półprzewodnikach typu N jest nazywana domieszką donorową.

W wyniku wprowadzenia do czystego chemicznie germanu lub krzemu domieszki pierwiastków 3-wartościowych, np. boru, indu lub glinu, uzyskuje się w paśmie walencyjnym nadmiar dziur (rys. 2). Otrzymany w ten sposób półprzewodnik nosi nazwę półprzewodnika

typuP.

Rys. 2 Uproszczony model pasmowy półprzewodnika

niesamoistnego typu P

W półprzewodniku takim dziury są głównym
nośnikiem ładunku elektrycznego, decydującym o dziurowym charakterze przewodnictwa elektrycznego. Domieszka stosowana w

półprzewodniku typu P jest nazywana domieszką akceptorową.

W każdym półprzewodniku istnieją dodatnie i ujemne nośniki generowane i przeważające liczebnie nośniki domieszkowe. Stąd wprowadzono nazwy nośników mniejszościowych i nośników większościowych. W mechanizmie przewodzenia prądu elektrycznego dominującą rolę odgrywają nośniki większościowe. W półprzewodnikach typu N nośnikami

---