Теория лабораторной работы. Количество носителей заряда в полупроводниках существенно зависит от вида полупроводника и его температуры

Количество носителей заряда в полупроводниках существенно зависит от вида полупроводника и его температуры. Зонные диаграммы полупроводников и типов приведены на рисунке 10, где - уровень Ферми, а) собственный полупроводник (уровень Ферми посередине запрещённой зоны), б) примесный донорный полупроводник, в) примесный акцепторный полупроводник, – ширина запрещённой энергетической зоны.

В собственных полупроводниках концентрация собственных носителей (электронов и дырок) увеличивается с температурой экспоненциально:

,

где – постоянная величина, – постоянная Больцмана, – абсолютная температура.

Рис. 10.

Прологарифмировав это выражение, получим:

Отсюда видно, что зависимость концентрации носителей от температуры описывается прямой в координатах .

В примесных полупроводниках образование носителей происходит генерацией их как собственно атомами, так и с примесных центров, и поэтому зависимость от температуры носит сложный характер. В общем случае зависимость проводимости от температуры определяется концентрацией и типом примесных центров (акцепторов и доноров), а также типом полупроводника, т.е. шириной запрещённой зоны.

Промышленное использование некоторых типов полупроводниковых приборов основано на зависимости их проводимости от температуры (термисторы).

В качестве рабочего элемента выбираются полупроводники на основе специальных окислов. Вследствие этого температурная зависимость проводимости подобных полупроводников аналогична зависимости для собственных полупроводников и имеет вид:

. (1)

Определяя экспериментально зависимость от T можно определить ширину запрещённой зоны и температурный коэффициент сопротивления термистора.