Власний напівпровідник

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти к навигации Перейти к поиску

Власний напівпровідник - напівпровідник з дуже малою концентрацією домішок.

У власному напівпровіднику кількість електронів у зоні провідності збігається з кількістю дірок у валентній зоні й визначається в основному шириною забороненої зони.

Власні напівпровідники —- вихідний матеріал для легування з метою отримання напівпровідників n- та p-типу.

Характеристики, близькі до характеристик власних напівпровідників, мають компенсовані напівпровідники, в яких доволі висока концентрація донорів урівноважена відповідною концентрацією акцепторів.

Концентрація носіїв заряду

У власному напівпровіднику носіями заряду є електрони провідності й дірки, які створюються за рахунок теплового збудження кристалу із переходом електрона з валентної зони в зону провідності. Концентрація носіїв заряду залежить від температури й від таких характеристик напівпровідника, як ширина забороненої зони й ефективні густині станів у зоні провідності й валентній зоні.

<math> n = N_C e^{(\mu - E_C)/k_B T} </math>,
<math> p = N_V e^{(E_V - \mu)/k_B T} </math>,

де n - концентрація електронів у зоні провідності, <math> N_C </math> - ефективна густина станів у зоні провідності, μ - хімічний потенціал, EC - енергія дна зони провідності, kB - стала Больцмана, T - температура, p - концентрація дірок у валентній зоні, NV - ефективна густина станів у валентній зоні, EV - енергія верха валентної зони.

Добуток концентрації електронів і дірок

<math> np = N_C N_V e^{-E_g/k_B T} </math>,

де <math> E_g = E_C - E_V </math> - ширина забороненої зони. Дане співвідношення справедливе не лише для власних напівпровідників, а й для легованих.

У власних напівпровідниках n=p, а звідки можна визначити положення хімічного потенціалу в забороненій зоні.

<math> \mu = E_V + \frac{E_g}{2} +\frac{k_B T}{2} \text{ln}\, \frac{N_V}{N_C} </math>.

Оскільки член, пропорційний температурі, здебільшого набагато менший за перші члени, то рівень хімічного потенціалу у власному напівпровіднику розташований посередині забороненої зони. Саме тому концентрація носіїв заряду мала й залежить в основному від ширини забороненої зони. Для напівпровідників типу арсеніду галію її можна вважати практично нульовою, для германію вона помітна.

Див. також

Шаблон:Stub-meta

[[Категорія:Статті без джерел з Шаблон:Ambox/date]]Категорія:Статті з неправильним параметром дати у шаблоніКатегорія:Усі статті без джерел

Категорія:Фізика напівпровідників