Общие сведения о полупроводниках

Полупроводниками называют обширную группу химических элементов и их соединений, у которых удельное сопротивление занимает промежуточное место между проводниками и диэлектриками.

Проводимость полупроводников существенно зависит от окружающей температуры, степени освещенности и радиации, от вида процентного содержания в них примесей.

Физическая сущность проводимости полупроводников существенно отличается от процессов проводимости в металлах. Проводимость в полупроводниках осуществляется двумя видами подвижных носителей электрических зарядов – отрицательно заряженными свободными электронами и положительно заряженными дырками – электронами замещения.

В таблице Д.И. Менделеева насчитывается 11 элементов имеющих принадлежность к полупроводникам, но в настоящее время применение находят только кремний и германий (IV группа таблицы Менделеева) и их соединения, арсенид галлия, карбид кремния, карбид галлия, сульфид кадмия и др.

Кристаллы кремния и германия имеют кубическую кристаллическую решетку алмазного типа. В ней каждый атом взаимно связан с четырьмя соседними атомами ковалентными связями. Каждый атом окружен восемью валентными электронами – четыре собственных и по одному из каждого соседнего атома, кристалл является электрически нейтральным (рис. 1).

При температуре абсолютного нуля (-273⁰С) все валентные электроны участвуют в образовании ковалентных связей, следовательно, для осуществления проводимости свободных электронов нет, при этом полупроводник подобен идеальному диэлектрику.

Рис. 1