472 2

14 WiASNOŚCi elektryczne materiałów

14 WiASNOŚCi elektryczne materiałów

.    *wvkfc W zakresie 0.5 -r 2 eV Są nimi chemicznie c?vste

chemie/nc Pierwiastkowym. półpr/cwodmkam, samoistnymi IhtaWh przerwa energetycy na wynost odpowiednio l.l2,0.f/_)cV    * ^s'

’^r*’ _nie ,4 układu okresowego pierwiastków , maja wierna kowalcnc^ ''

Z£Z ^pr/ewodmkowe wykuje równte* wiele    chcmto**

r.nvchprre/ pierwiastki grupy 13 z pierw.astkam, grupy 15 Nile,., _do „^>c* ,_nnvm^ AISb. InSb. GaAs. Niektóre związki chemiczne pierw,..sików _sru T* 16 wykazy równie* wtasnofci półpttcwodnikowe. np ZnO. ZnS. COS , ĆdTe. Szerokość przerwy energetycznej dla niektórych półprzewodników _samo * -a- :-z-r n/tfiana W Ulbl. 14-3.

nych jest podana w uibl. 14.3.

U.4.1. Dziury elektronowe

W półprzewodniku samoistnym, po wzbudzeniu elektronu do pasma pr/ov pozostaje miejsce w wiązaniu kowalencyjnym, w którym brak jest deku korzystając z modelu pasmowego w paśmie walencyjnym jest stan. w któr^' '^Ub' jest elektronu (rys. 14.12). Miejsca w struktur/c krystalicznej, w których k™ ^ elektronu mogą się przemieszczać dzięki ruchowi elektronów wartośću!* i zajmowaniu przez nie pustych miejsc. Proces toki można rozpatrywać _r/ ^10Wości miejscu z utraconym elektronem ładunek dodatni i nazywając go dziurą clcktr ? ^ Ładunek elektryczny dziury jest co do wartości taki sam jak ładunek dek! ^ lecz o przeciwnym znaku (+1.602 \0~¹⁹ C). Kierunek przemieszczania sie !\ "" w polu elektrycznym jest zatem. ze względu na znak ładunku, przeciwny do kicmT

ruchu elektronów.    ^{Ł r}‘

14.4.2. Przewodność pierwiastkowych półprzewodników samoistnych

Ponieważ nośnikami ładunków w półprzewodnikach samoistnych są elektron i dziury elektrono we. więc równanie (14.6) należy zmodyfikować do postaci

c -    + n₄\e\n₄    (I4 H)

gd/Ae: n_i - liczba dziur elektronowych w 1 m³. a ji₄ - ich ruchliwość.

Dla półprzewodników ruchliwość dziur jt₄ jest zawsze znacznie mniejsza od ruchliwości elektronów ji_e. W półprzewodnikach samoistnych liczba elektronów w paśmie przewodnictwa jest równa liczbie dziur elektronowych w paśmie

walencyjnym (n_a = n_d = n) i wobec tego

o =    ■+■ jr₄)    (14l₂₎

W' rzeczywistości wzbudzone do pasma przewodnictwa elektrony łączą się z dziurami elektronowymi, co powoduje anihilację elektronów przewodnictwa i dziur elektronowych. Nowe elektrony przewodnictwa i dziury elektronowe są jednak

06 ©O ©O ©O

o© O© ©G G©

0© 0G ©o ©e

00 o© 00 G 0

RYS. 14.12. Schemat wiązań międ/.yatomowych w krzemie: a) w O K wszystkie elektrony walencyjne tworzą wiązania, wobec czego są zlokalizowane w całkowicie zapełnionym paśmie w alencyjnym. natomiast pasmo przewodnictwa jest całkowicie puste, b) w podwyższonych temperaturach. dzięki energii cieplnej, następuje zrywanie niektórych wiązań, co powoduje tworzenie się dziur elektronowych w paśmie walencyjnym i wzbudzanie elektronów do pasma przewodnictwa, c) pod wpływem przyłożonego pola elektrycznego elektrony przewodnictw a przemieszczają się w kierunku dodatnim pola. natomiast dziury elektronowe w kierunku przeciwnym

tworzone przez energię cieplną w sposób ciągły, wobec tego po ustaleniu się równowagi dla konkretnej temperatury liczba elektronów w paśmie przewodnictwa i dziur elektronowych w paśmie walencyjnym jest statystycznie stała.

W półprzewodnikach samoistnych liczba elektronów przechodzących z pasma walencyjnego do pasma przewodnictwa zależy od energii cieplnej i rośnie wykładniczo ze wzrostem temperatury. W zadanej temperaturze bezwzględnej T. równowagowa liczba elektronów w paśmie przewodnictwa n_e wynosi

473