Полупроводник

Полупроводник — вещество которое по своей удельной проводимости занимает промежуточное место между проводниками и диэлектриками.

Отличается от проводников сильной зависимостью удельной проводимости от концентрации примесей, температуры и различных видов излучения.

Основным свойством этих материалов является увеличение электрической проводимости с ростом температуры.

Ширина запрещённой зоны полупроводников составляет несколько электрон-вольт.

Механизм полупроводимости

Для перехода электронов из валентной зоны в зону проводимости полупроводника требуется сравнительно небольшая энергия. При этом в результате поглощения кванта энергии связь, обусловливаемая парой электронов, разрывается: один из электронов переходит в зону проводимости и в данном энергетическом состоянии валентной зоны вместо двух электронов остается один, то есть образуется так называемая положительно заряженная дырка.

При наложении электрического поля электроны, перешедшие в зону проводимости, перемещаются к аноду. В валентной же зоне электрон, находящийся рядом с дыркой, перемещается на это свобод- ное место, и освобождается новая дырка, на которую перемещается следующий электрон, оставляющий после себя дырку, и так далее.

Подобный дрейф электронов эквивалентен перемещению дырок в противоположном направлении, то есть к катоду. Таким образом, перенос электричества в полупроводниках осуществляется как электронами, перешедшими в зону проводимости, так и дырками в валентной зоне, то есть имеет место электронная (n-типа) и дырочная (p-типа) проводимость.

Число электронов, переходящих в зону проводимости и число дырок увеличивается с повышением температуры или освещенности, что и отличает полупроводники от проводников.

Факторы, влияющие на проводимость

При температуре абсолютного нуля в отсутствие других внешних воздействий электроны в полупроводниках не обладают энергией, достаточной для преодоления запрещенной зоны. Поэтому полупроводник в этих условиях является диэлектриком. Чем больше ширина запрещённой зоны, тем выше должна быть температура, при которой возникает электронно-дырочная проводимость.

При наличии в полупроводниковых материалах примесей соотношение числа электронов и дырок может изменяться, то есть может усиливаться или дырочная, или электронная проводимость.

Дефекты структур кристаллов также влияют на электрическую проводимость полупроводников, обычно вызывая дырочную проводимость. В зависимости от преобладания того или иного вида проводимости различают полупроводники n-типа и полупроводники р-типа.

Вещества-полупроводники

Полупроводниковыми свойствами могут обладать все кристаллы с неметаллическими связями, хотя они наиболее отчетливо проявляются у веществ с ковалентными связями малой энергии. Из простых веществ полупроводниковые свойства в обычных условиях проявляют кремний, германий, селен, теллур, бор.

Ссылки

• Электрический ток в полупроводниках. Проверено 30 сентября 2011.
• Полупроводники. Принцип действия. Свойства электронно-дырочных переходов.. Принципы действия устройств. Проверено 30 сентября 2011.
• ПОЛУПРОВОДНИКИ. Химик.ru. Проверено 30 сентября 2011.

Классификация полупроводников ↑
По агрегатному состоянию	Кристаллические полупроводники Аморфные полупроводники Жидкие полупроводники
По типу вещества	Неорганические полупроводники Органические полупроводники
По типу проводимости	Собственные Примесные Вырожденные Невырожденные Компенсированные n-типа p-типа Ионные
По группам	Элементарные полупроводники: Si, Ge, C, Se, Te, ... Двухкомпонентные полупроводники: $$A^{I}B^{VII}\qquad A^{II}B^{IV}\qquad A^{II}B^{V}\qquad A^{II}B^{VI}\qquad A^{III}B^{V}\qquad A^{IV}B^{VI}\qquad A^{V}B^{VI}$$ $$A^{I}B^{VII}$$ CuCl, ... $$A^{II}B^{IV}$$ SiC, SiGe, ... $$A^{II}B^{V}$$ CdSb, CdAs2, CdP2, ZnP2, ZnSb, ... Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle A^{II}B^{VI}} ZnS, ZnSe, ZnTe, CdS, CdTe, HgSe, HgTe, HgS, ... $$A^{III}B^{V}$$ GaAs, GaN, GaP, GaSb, InN, InAs, InP, InSb, AlSb, ... $$A^{IV}B^{VI}$$ PbS, PbSe, PbTe, SnTe, SnS, SnSe, GeS, GeSe, ... $$A^{V}B^{VI}$$ BiTe3, ...
По компонентному составу	Трёхкомпонентные: $$Al_{x}Ga_{1-x}As,InGaAs,InxGa_{1-x}As,InGaP,AlInAs,AlInSb,$$ $$GaAsN,GaAsP,AlGaN,AlGaP,InGaN,InAsSb,InGaSb,$$ Четырёхкомпонентные: $$AlGaInP,InAlGaP,InGaAlP,AlInGaP,AlGaAsP,$$ $$InGaAsP,AlInAsP,AlGaAsN,InGaAsN,InAlAsN,GaAsSbN,$$ Пятикомпонентные: $$GaInNAsSb,GaInAsSbP,...$$ Твёрдые растворы: $$(CdTe)_{x}(HgTe)_{1-x},\,(HgTe)_{x}(HgSe)_{1-x},\,(PbTe)_{x}(SnTe)_{1-x},\,(PbSe)_{x}(SnSe)_{1-x}$$
По физическим свойствам	Пьезополупроводники Магнитные полупроводники
Теория	Зонная теория Подвижность носителей Дырки Электроны проводимости Эффективная масса Квазиуровень Ферми Доноры Акцепторы Квантовая яма Закон дисперсии Плотность состояний Статистика Ферми — Дирака
Эффекты в полупроводниках	Эффект Ганна Эффект Дрессельхауза Эффект Зенера Эффект поля Эффект Рашбы Эффект Рашбы — Эдельштейна Эффект Франца — Келдыша Эффект Холла Квантовый эффект Холла Эффект Нернста — Эттингсгаузена