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).