Электропроводность собственных полупроводников

В полупроводниках нет никаких примесей и дефектов- это собственный полупроводник.

В идеальном полупроводнике при Т=0К, все уровни заполнены, а ЗП пуста=> движен. В зонах невозможна и => электропроводн. Отсутствует. При возбуждении полупроводн. Такого, при условии, что W возбужд. Оказыв. > чем ширина Запрещенной Зоны(ЗЗ), между валентной зоной(ВЗ) и ЗП, часть е из ВЗ переходит в ЗП, оставляя ВЗ вакантное состояние-«дыры». Теперь е перемещаясь в ЗП создают е-ую составляющую тока, и дырки, перемещаясь в ВЗ создают дырочную компоненту тока, но при этом нужно учитывать, что дырки в ВЗ существуют только некоторое конечное время –«время жизни», оно обуславливает их рекомбинацией(воссоединении е и дырки при их встрече, и их взаимное исчезновение), причем при исчезновении происходит выделение W-ии, кот. Либо передается в виде кванта света.

Если ,но Т=const, число возбужд. Пар «е-дырка», равно числу рекомбинаций за ед. времени, в результате чего поддерживается равновесное состояние концентрации е и дыр, и в соотв. Полупроводниках всегда число е=концентрации дыр.

подвижности е и дырок оказывается неодинаковой, и их отношения для различного типа полупроводников от

Поэтому естественно, проводимость полупроводников в прямом направлении всегда>, чем в обратном ( всегда).

Число возникающих пар «е-дырка» -коэф. Не зависящ. От Т. -ширина ЗЗоны, между ВЗ и ЗП. -коэф. Рекомбинации.

В стационарном состоянии С увеличением температурой, подвижности как е так и дырок- уменьшается, т.к. увеличивается взаимодействие е и дырок с квантовым колебание кристаллической решетки, т.е. увелич. е- фононное взаимодействие. Это уменьшение подвижности ,т.е. явл-ся несущественным по сравнению с температурой изменением концентрации е и дырок, тогда , где , практически не зависит от температуры. Уровень Ферми в собств. Полупроводниках находится в середине ЗЗоны между ВЗ и ЗП. иллюстрация:

Работа выхода электронов из твердого тела.

е, в случае неполного заполнения ими ВЗ, или в случае перекрывания ВЗ и ЗП, могут свободно перемещаться внутри тв. Тела. Однако, их выход за пределы тв. Тела(когда он обладает W>W поверхности тв. Тела).-если е будет нах-ся выше нулевого энергетич. Уровня. Выход за пределы тв. Тела затруднен для е некоторым поверхн. Потенциальным барьером на поверхности тела.

Предположим, что е покинул тело, тогда на пов-ти появл. Положит. Заряд, кот. Должен взаимодействовать с этим покинувшим е, стремясь его удержать в тв. Теле. Для того, чтобы окончательно покинуть тв. Тело нужно затратить некоторую работу на преодоление электромагнитн. Силы->нужно увелич. W е, эта работа и определяет высоту этого барьера на поверхности тв. Тела.

1 случай. Металл. –в большинстве ВЗ и ЗП перекрываются. иллюстрация

Термодинамич. A вых. Если Т=0К, тогда

Если , то . =>величиной kT для металлов принебрегают=> -энергия сродства.

2 случай. Собственный полупроводник.

Иллюстрация

Термодинамич. Aвых. И W сродства могут принимать различные значения. -энергия сродства.

е могут нах-ся и в ЗП. Энергия сродства опред-ет красноволновую границу фотоэф. Для тв. Тела.

опред-ет поток е, покидающих тв. Тело при его нагреве вследствии явления термо-электронной эмиссии. Темп. Тв. Тела опр-ся кол-ом имитеруемых е. При достижении насыщения, величина тока будет зависеть только от темп. И не будет зависеть от величины напряжения. - ток насыщения.