Читать онлайн «Стабилизация режима и параметров транзисторного каскада»

Такой переход валентного электрона от одного атома к другому может происходить под действием приложенного к кристаллу электрического поля. В этом случае связанный электрон является тоже носителем заряда. Для удобства рассмотрения процессов электропроводности полупроводника движение связанных электронов условно рассматри- рассматривают как движение дырок. При этом направление движения дырки в электрическом поле считается противоположным направлению движения соответствующего связанного электрона. В соответствии с этим у полупроводников различают два типа проводимости: электронную, при которой носителями зарядов являются освободившиеся из связей свободные электроны, и ды- дырочную , при которой носителями зарядов являются связанные электроны. Возбужденный электрон, покинувший парную связь, может на- находиться в свободном состоянии только некоторое время. При стол- столкновениях с другими частицами вещества свободный электрон посте- постепенно теряет запасенную им энергию и, попав случайно в зону неза- полненной связи, может снова вступить в валентную связь, т. е. ос- остаться в этой зоне. Этот процесс называется рекомбинацией. Среднее время существования возбужденного электрона и дырки называется временем жизни носителей заряда. При некоторой определенной температуре количество свободных электронов и дырок определяется динамическим равновесием двух процессов: процесса образования носителей заряда под воздействи- воздействием тепловой энергии, подводимой извне, и процесса рекомбинации носителей заряда. Рис. 2. Двухмерная модель кристаллической решетки кремния с примесью сурьмы. Химически чистые полупроводники называются полупроводника- полупроводниками типа i, а их проводимость — собственной проводи- проводимостью. Собственная проводимость зависит не только от темпе- температуры, но также и от энергии активации, величина которой различ- различна у разных полупроводниковых материалов. Так, для германия энергия активации равна 0,72 эв, а для кремния— 1,1 эв. Движение носителей электрических зарядов — электронов и дырок — происходит в полупроводнике за счет двух процессов: диффузии, которая представляет собой беспорядочное движение носителей заряда под действием сил тепловой энергии, и дрейфа , который является упорядоченным движением зарядов, происходя- происходящим под действием внешнего электрического поля, если таковое имеется. Скорость дрейфа носителей заряда называется подвиж- подвижностью. Подвижность различна для разных полупроводниковых материалов, но для любого данного вещества подвижность свобод- свободных электронов всегда выше подвижности дырок. В отношении под- вижностей носителей заряда кремний уступает германию. Характер электропроводности чистых полупроводников можно существенно изменять путем введения в них примесей. Особый инте- интерес представляет введение в чистые кристаллы германия и кремния определенного количества некоторых примесей. 6 При введении в кристалл германия или кремния небольшого ко- количества какого-либо пятивалентного вещества, например сурьмы, в атоме которого на внешней электронной оболочке имеется пять элек- электронов, только четыре валентных электрона вступают в прочную ко- валентную связь с четырьмя атомами основного полупроводника (рис. 2).