Теоретическое введение. Удельная электропроводимость полупроводников ниже, чем у металлов и составляет См/м (сименс на метр

Удельная электропроводимость полупроводников ниже, чем у металлов и составляет См/м (сименс на метр, т.е. ). Однако самым существенным различием между ними является наличие сильной зависимости электропроводимости полупроводников от температуры и от содержания в них примеси. Характер температурной зависимости электропроводности полупроводников и металлов также различен. Сопротивление полупроводников экспоненциально падает с повышением температуры (рисунок 72.1), температурный коэффициент сопротивления (ТКС) отрицателен, имеет большие значения (несколько процентов на градус) и зависит от температуры.

Рисунок 72.1

Высокие значения ТКС полупроводников обусловили их применение в качестве материала для терморезисторов (ТР) – нелинейных полупроводниковых сопротивлений, отличительной особенностью которых является сильная зависимость величины от электрического сопротивления от температуры.

Зона – это совокупность близкорасположенных энергетических уровней, переходы между электрон не сопровождается изменением энергии.

В кристалле существует три вида зон:

1) валентная зона – зона, которая полностью заполнена электронами и образована из энергетических уровней внутренних электронов свободных атомов;

2) зона проводимости (свободная зона) – зона, которая либо частично заполнена электронами, либо свободна и образована из энергетических уровней внешних «коллективизированных» электронов изолированных атомов;

3) запрещенная зона – зона, в которой электроны не могут находиться.

По поведению во внешнем электрическом поле вещества делится на три класса: проводники, полупроводники и диэлектрики.

Проводники – это вещества с металлическим типом связи атомов в кристаллической решетке. Валентная зона заполнена наполовину, то есть перекрывается с зонной проводимости, запрещенная зона отсутствует.

Диэлектрики – это вещества с ионным типом связи в кристаллической решетке. Валентная зона отделена от зоны проводимости широким слоем запретной зоны.

Полупроводники – вещества с ковалентным типом связи в кристаллической решетке. Валентная зона отделена от зоны проводимости небольшим слоем запретной зоны. У полупроводников удельное сопротивление изменяется в широком интервале от и очень быстро по экспоненциальному закону уменьшается с повышением температуры: