Собственный полупроводник. Собственная концентрация. Положение уровня Ферми в собственном полупроводнике

Образование устойчивой связи в кристалле кремния осуществляется за счет попарного обобществления валентных электронов. При температурах, близких к абсолютному нулю все электроны связаны с атомами. Свободных электронов нет. В этом состоянии п/п является диэлектриком.

При повышении Т некоторые ковалентные связи начинают рваться. В рез-тате образуется свободный электрон и незаполненная связь, которая по сути является зарядом, равным заряду электрона, а по знаку противоположен. Эта незаполненная связь называется дыркой. Она также является носителем заряда.

Собственная концентрация носителей заряда зависит от ширины запрещенной зоны и температуры. Уровень Ферми – уровень, вероятность заполнения которого = ½.(электрохим. потенциал). Уровень Ферми в собственных полупроводниках и диэлектриках лежит в середине запрещенной зоны. Для собственного полупроводника концентрации электронов и дырок равны (n = p), т.к. каждый электрон, покинувший валентную зону, создает одну дырку.

.

Собств. концентрация: .

Если эффективная масса дырки в валентной зоне больше эффективной массы электрона в зоне проводимости, то уровень Ферми смещается с повышением температуры ближе к дну зоны проводимости. В противоположном случае уровень Ферми смещается к потолку валентной зоны.