Полупроводники
Собственная проводимость полупроводников
и ее температурная зависимость
Согласно (5.2) s = е (neme+ npmp) =sе+ р, т.е. коэффициенты электропроводности электронов и дырок складываются. Средние скорости электронов и дырок имеют противоположные направления, однако направления плотностей токов электронов и дырок, определяемые как направления движения положительных зарядов, совпадают. Концентрации электронов и дырок для полупроводников намного меньше, чем для металлов.
Особенность электронного строения собственного полупроводника такова, что
(5.4)
где ΔE – ширина запрещенной зоны;
n0 – концентрация в валентной зоне;
К – постоянная Больцмана.
Формула 5.4 поясняет, что концентрация носителей электронов в зоне проводимости (ne) мала, поэтому зависимость подчиняется классической статистике Больцмана и для большинства собственных полупроводников, уровень Ферми находится на середине запрещенной зоны.
Рис. 5.1. Зонная диаграмма собственного полупроводника
Зона проводимости
E- запрещенная зона |
Энергетические уровни в области ∆ Е системы не заполняются, т.е. электроны и дырки не могут находиться в состояниях, значение энергии которых лежит в области ΔЕ. Выражение (5.4) можно рассматривать как следствие из распределения Больцмана, которое хорошо выполняется для полупроводников с собственной проводимостью. Поэтому для электропроводности можно записать:
(5.5)
где - электропроводимость при любой температуре;
- электропроводимость при Т комн;
- основание натуральных логарифмов.
На зонной диаграмме металла запрещенная зона отсутствует и «потолок» валентной зоны вплотную прилегает к «дну» зоны проводимости.
Дата добавления: 2015-03-03; просмотров: 847;