Домішкових напівпровідниках. Електропровідність домішкових напівпровідників при низьких температурах

Зонна діаграма донорного напівпровідника показана на рис.5.8. При низьких температурах іонізуються атоми донорної домішки, тому що для переходу електрона із валентної зони в зону провідності енергії теплового збудження недостатньо. Тому генеруються вільні електрони і зв’язані іони донорних атомів. Концентрація електронів, згідно з формулою (5.17), дорівнює . Концентрацію іонізованих донорів р_д запишемо, скориставшись формулою (5.18), в якій ефективну кількість станів у валентній зоні N_V замінимо на концентрацію донорної домішки N_д, тому що саме вона являється ефективною кількістю станів для позитивних іонів донорних атомів,

. Так як кожний електронний перехід приводить до появи одного вільного електрона і одного позитивного іона, концентрація електронів і іонів однакова, n = p_д. Із рис.5.8. видно, що . Таким чином, одержуємо

. (5.23)

Рівень Фермі при Т=0К знаходиться посередині між дном зони провідності і донорним рівнем. Концентрацію електронів знайдемо після підстановки (5.23) в (5.17)

. (5.24)

Аналогічно знаходиться концентрація дірок р у акцепторному напівпровіднику

. (5.25)

Електропровідність зумовлена носіями одного знаку. Тому

(5.26)

.(5.27)

Графік температурної залежності домішкової електропровідності (рис.5.9) зображають у таких же напівлогарифмічних координатах, як і власну електропровідність (див. рис.5.7). Нахил графіка дає можливість знайти енергію активації домішкових атомів Е_D чи E_A.