677

W układzie okresowym Mcndelejewa półprzewodnikami *ą te pierwiastki. które znajdują się w IV. V i VI grupie oraz w 3.. 4. i 5. okresie, a ponadto bor. węgiel i ind. Typowymi jednak półprzewodnikami. o szerokim zastosowaniu praktycznym, są german Ge. krzem Si i tellur Te.

Podstawowe właściwości półprzewodników omówimy pokrótce na przykładzie ich typowego przedstawiciela - germanu Ge. którego atomy, łącząc się w sieć krystaliczną. wiązane są czterema parami elektronów walencyjnych. Uczestnictwo wszystkich elektronów walencyjnych w wiązaniu, w modelu pasmowym, przedstawia się jako zapełnienie pasma podstawowego i brak elektronów w paśmie przewodnictwa. Dzięki temu czysty german w niskich temperaturach jest izolatorem. Tylko w temperaturach wyższych istnieje możliwość zerwania pewnej liczby wiązań. czyli przeniesienia elektronów do pasma przewodnictwa, a tym samym pozostawienie takiej samej liczby dziur w paśmie podstawowym. Elektrony i dziury uczestniczą w przewodzeniu prądu; kryształ germanu jest pół przewodzący, a jego konduktywność rośnie wraz z temperaturą (rczystywność p maleje), co w niezbyt dużym zakresie temperatur daje się wyrazić zależnością:

(21.12)

fd/ic: Af - %/crototf strefy »rtcw»o«ej. - rr/y»ty*no4l » temperatur** począlio*vj

Czysty kryształ Ge. zawierający jednakowe liczby swobodnych d/jur i elektronów. reprezentuje przewodność samoistną. Domieszka pierwiastka grupy V, którego atom wbudowuje się zamiast atomu Ge w sieć. wprowadza jeden nadmiarowy elektron, dający się łatwo uwalniać, czyli przenosić do pasma przewodnictwa Atom ten nazywa się donorem elektmnu. a przewodność kryształu jest prawic wyłącznie elektronowa, czyli typu n. Analogicznie, domieszki pierwiastków grupy III są akceptorami elektnmów z pasma podstawowego, w którym pozostają swtrbodne dziury. Kryształ taki charakteryzuje się przewodnością dziurawy, czyli typu p.

Półprzewodniki domieszkowe typu n oraz typu p. w działaniu różnią się od półprzewodników samoistnych tym. że do aktywacji przewodności wymagają energii dużo mniejszej niż szerokość strefy wzbronionej, oraz tym. że kombinacje liniowe półprzewodników różnych typów dają możliwość tworzenia elektronicznych elementów o właściwościach prostowniczych (diody), w^nacniajycych (tranzystory) oraz wielu innych.

Właściwości półprzewodników ina także wiele kryształów organicznych. Półprzewodnikami organicznymi są głównie związki o dużym stopniu nasycenia. Wywodzą się one spośród alkenów, alkinów i aromatycznych związków wielopierścieniowych.

Najbardziej rozpowszechnionymi związkami biologicznymi o charakterze półprzewodników są wielopierścieniowe porfiryny. zwłaszcza zawierające metal, takie jak witamina B,_? (Co), cytochrom c (Fe) i inne. Wiadomo, że zaburzenia w metabolizmie porfiryn są przyczyną bardzo ciężkich schorzeń. Właściwości półprzewodnikowe mają również kwasy nukleinowe i białka, jednak ze względu na nierozłączne

677