Чисти полупроводници

Полупроводниковите материали заемат междинно място в електрическата проводимост между проводниците и изолаторите. Специфичното съпротивление на такива добри проводници като сребро, мед, желязо е 10 -6 ... 10 -4 ома · cm. Добри изолатори: кварц, слюда, каучук, хартия - имат съпротивление от 10 18 до 10 10 ома · cm. Интервалът на съпротивление 10 6 ... 10 -3 ома · cm е зает от полупроводници.

Кристали от чист силиций и германий се използват за производството на съвременни полупроводникови устройства и особено на интегрални схеми. Равномерната кристална решетка под формата на тетраедри от тези материали, атомите на които имат четири валентни електрона на външната обвивка, осигуряват стабилна структура: съседните атоми на кристала се комбинират по двойки, така че всеки атом е стабилна структура с осем електрони на външната обвивка, която включва четири съседни атома ... На фиг. 1.1. показва опростен плосък модел на атомна връзка в кристал от чист (чист) силиций, където всяка линия между атомите означава ковалентна връзка. Поради неразличимостта на отделните електрони, всеки валентен електрон се оказва, че принадлежи еднакво на всички атоми на кристала.

полупроводници

Такава структура при температура от абсолютна нула е изолатор, тъй като няма свободни електрони, които причиняват електрическа проводимост. С повишаване на температурата обаче дори такива силни връзки могат да се разкъсат, което ще доведе до появата, от една страна, на свободни електрони, а от друга, до така наречените "дупки" - места в решетката че електроните са напуснали. Свободният електрон може да заеме дупка (ще настъпи рекомбинация). Дупката може да бъде заета от най-близкия обвързан електрон, в резултат на което на предишното си място се образува нова дупка. Всеки преход на електрон от един атом към друг е придружен едновременно от противоположния преход на дупка. Ако електронът има отрицателен заряд, тогава на дупката обикновено се приписва положителен заряд със същата величина като електронния заряд. Дупката сякаш се движи (движи) по кристала, точно като електрон.