Img00157

161

3.11.    Średnia wartość energii, którą uzyskuje elektron walencyjny w wyniku drgań cieplnych atomów siatki krystalicznej jest rzędu k'/'. W temperaturze pokojowej (i = 20°C) k7 = 0,025 eV, a więc znacznie mniej niż szerokość pasma zabronionego półprzewodników samoistnych. Oznacza to, że tylko bardzo nieliczne elektrony walencyjne mogą zostać wtedy wzbudzone, a konduktywność półprzewodnika samoistnego jest znikomo mała. Dodanie do czystego półprzewodnika domieszki donorowej powoduje znaczne zwężenie szerokości pasma zabronionego. W przypadku germanu (por. tabl. 3.6-1) domieszka zmniejsza szerokość pasma do ok. 0,01 eV. Liczba ładunków swobodnych domieszki wielokrotnie przewyższa wtedy liczbę ładunków swobodnych samego półprzewodnika i one decydują o konduktywności półprzewodnika domieszkowego.

3.12.    Konduktywność półprzewodnika domieszkowego składa się więc z dwu członów: konduktywności samoistnej y_s i konduktywności niesamoistnej y_d, wywołanej domieszkami: y = y_s + y_d.

Rys. 3.12-1. Charakter zależności y(T)

Charakter zmian konduktywności ze wzrostem temperatury przedstawiono schematycznie na rys. 3.12-1. W obszarze 1, przy niższych temperaturach y_d przewyższa wielokrotnie y_s, konduktywność rośnie bardzo silnie ze wzrostem temperatury. Począwszy od pewnej temperatury, wzrost koncentracji nośników zostaje zahamowany, ponieważ wszystkie atomy domieszki zostają zjonizowane. Jeśli wpływ y_s jest nadal mały, to pomimo podwyższania temperatury koncentracja nośników pozostaje nadal stała - o konduktywności decydować będzie, analogicznie jak w przypadku przewodników metalowych, ruchliwość nośników, która maleje ze wzrostem temperatury (obszar II). Przy dalszym wzroście temperatury rośnie koncentracja nośników wywołana przechodzeniem elektronów z pasma walencyjnego do pasma przewodnictwa. Rośnie udział y_s w całkowitej konduktywności półprzewodnika (obszar III).