Полупроводниковые материалы

Полупроводники образуют широкий класс материалов, удельная электропроводность s которых имеет промежуточное значение между удельной электропроводностью металлов

и хороших диэлектриков

.

В отличие от металлов, электропроводность полупроводников увеличивается с ростом температуры, причем по экспоненциальному закону:

. (4.1.1)

Здесь – энергия активации проводимости, – постоянная Больцмана, Т – абсолютная температура, – начальное значение проводимости. Выражение (4.1.1) означает, что электроны в полупроводнике связаны с атомами, с энергией связи порядка . С ростом температуры тепловое движение начинает разрывать связи электронов, и часть их, пропорциональная , становится свободными носителями зарядов.

Связь электронов может быть разорвана не только тепловым движением, но и различными внешними воздействиями: светом, потоком быстрых частиц, сильным электрическим полем и т.д. Поэтому для полупроводников характерна сильная чувствительность к внешним воздействиям, а также к содержанию примесей и дефектов в кристаллах, поскольку во многих случаях энергия для электронов, локализованных вблизи примесей и дефектов, существенно меньше, чем в идеальном кристалле данного полупроводника. Возможность в широких пределах управлять электропроводностью полупроводников изменением температуры, введением примесей и т.п. служит основой их разнообразных применений.