5792344314

W temperaturze zera bezwzględnego (T = OK) najmniejszą energię mają elektrony walencyjne. Pasmo odpowiadające temu stanowi energetycznemu nosi nazwę pasma walencyjnego lub podstawowego i jest najniżej położonym pasmem energetycznym (rys. 2.1). Powyżej tego pasma leży pasmo przewodnictwa, w którym znajdują się swobodne elektrony wyrwane z sieci krystalicznej. Pomiędzy tymi pasmami jest odstęp, który nazwany jest pasmem zabronionym lub przerwą zabronioną i oznacza się przez W_g. Wartość W_g określa minimalną wartość energii, która musi być dostarczona elektronom, aby zostały one wyrwane z wiązań atomowych sieci krystalicznej. Szerokość tą mierzy się w elektronowoltach (eV).

2.2. PÓŁPRZEWODNIK SAMOISTNY

Półprzewodnik samoistny jest to monokryształ półprzewodnika pozbawionego defektów sieci krystalicznej i domieszek, czyli nie zawierają obcych atomów w sieci krystalicznej.

W półprzewodnikach już w temperaturze 300 K (a nawet niższej) pewna część elektronów przechodzi do pasma przewodnictwa, pozostawiając miejsca nie obsadzone w paśmie podstawowym. Miejsca te mogą być zajmowane przez elektrony usytuowane na niższych poziomach w tym paśmie (po otrzymaniu z zewnątrz odpowiedniej energii).

Proces pojawiania się elektronów w paśmie przewodnictwa i wolnych miejsc (dziur) w paśmie podstawowym pod wpływem wzrostu temperatury nosi nazwę generacji termicznej par dziur-elektron (rys. 2.2).

Dziurą nazywa się dodatni nośnik ładunku, będący brakiem elektronu. W półprzewodnikach o małych szerokościach pasma zabronionego generacja termiczna par dziura-elektron jest ułatwiona. Liczbę nośników w ciałach stałych wyraża się za pomocą gęstości lub koncentracji (liczba nośników na jednostkę objętości.

Liczba generowanych par, czyli ich koncentracja, jest tym większa, im jest węższe pasmo zabronione danego półprzewodnika oraz im temperatura monokryształu jest wyższa. Po pewnym czasie pobudzony elektron powraca do stanu podstawowego z wyemitowaniem kwantu promieniowania. Taki proces nazywamy rekombinacją (rys. 2.2).

Średni czas jaki upływa między procesem generacji a procesem rekombinacji nazywamy czasem życia rdanego nośnika (elektronu, dziury).