Основні напівпровідникові матеріали

Електропровідність напівпровідника обумовлена двома типами носіїв заряду електронами йдірками з концентраціями n і p, та рухливостями m_п і m_{р ,} відповідно. У загальному випадку рівняння електропровідності напівпровідника матиме вигляд –

.

Власний напівпровідник. Власними називають напівпровідники у яких електропровідність обумовлена власними носіями заряду. При температурах відмінних від абсолютного нуля у напівпровіднику встановлюються рівноважні концентрації вільних електронів п₀ і дірок р₀, загалом п₀ ≠ р₀. У власному напівпровіднику концентрації обох носіїв рівні і позначаються як п_і:

п_і = п₀ = р₀, і тому .

Чисті напівпровідники, у яких відсутні активні домішки, це напівпровідники з власною електропровідністю. Для порівняння властивостей різних напівпровідникових матеріалів у літературі наводяться дані для чистих власних напівпровідників.

Всі напівпровідникові матеріали можна поділити на два підкласи: елементарні напівпровідники і напівпровідникові сполуки. Найширше використання в електроніці знаходять такі матеріали як германій, кремній та сполуки складу А³В⁵. Нові напівпровідники з цінними властивостями створюють на основі твердих розчинів Si з Ge, карбіду кремнію а також на основі трьох- та чотирьохкомпонентних твердих розчинів сполук А³В⁵.

Таблиця Д3. Основні характеристики Si, Ge та напівпровідникових сполук складу А³В⁵

Класичні напівпровідники – германій і кремній кристалізуються в гранецентрованій ґратці кубічної сингонії типу алмазу (рис. Д2.3). Сполуки типу А³В⁵ називають алмазоподібними напівпровідниками і вони є найближчими електронними аналогами германію та кремнію. Більшість із них кристалізуються в ґратці типу сфалериту, яка подібна до ґратки алмазу, але на відміну від алмазу у цієї гратки немає центра симетрії.

а) в)

Рис. Д2.3. Кристалічні структури кубічної сингонії: типу алмаза (а) для С_алмаз, Si та Ge, і типу сфалериту (б) для сполук А³В⁵. Чорні кульки це атоми А³, білі кульки це атоми В⁵. Постійна (період) кристалічної ґратки для С_алмаз рівна 3,56 Аº.