Электропроводность радиоматериалов

Электрический ток – это направленное движение электрических зарядов. В общем случае трехмерного пространства электрический ток задается тройкой чисел, соответствующих проекциям этого направленного движения на координатные оси XYZ: . С целью упрощения изложения, за исключением специальных случаев, в данном пособии рассмотрены только одномерные направления векторных величин, т.е. .

В данном случае плотность тока J, А/см² (то же векторная величина) есть количество зарядов, проходящих через единичную площадь в единицу времени

, (1.1)

где q – заряд электрона;

n – концентрация носителей заряда;

V – скорость движения зарядов;

V×S – объем, который проходят носители через сечение S в единицу времени.

Все твердые тела, в которых течет ток, обладают одной особенностью: в них скорость движения носителей заряда пропорциональна напряженности электрического поля E

, (1.2)

где m – коэффициент пропорциональности получивший название «подвижность».

Таким образом, формула (1.1) с учетом (1.2) приобретает вид , в котором s – удельная электропроводность материала (Ом×см)^-1, равная

, (1.3)

где r - удельное сопротивление, Ом×см.

Удельная электропроводность и удельное сопротивление – это важнейшие параметры радиоматериалов. По их величинам исторически принято разделять вещества, применяемые в электронике, на три класса: проводники, полупроводники и диэлектрики. Численные параметры этих радиоматериалов даны в таблице 1.1.

Таблица 1.1 – Основные классы радиоматериалов

Проводники используют для создания внутрисхемных межэлементных соединений, в качестве контактных площадок и выводов; диэлектрики – для обеспечения изоляции элементов, при изготовлении конденсаторов и т.д.; полупроводники служат основным материалом твердотельной электроники.

Полупроводниковыми приборами называются приборы, действие которых основано на использовании свойств полупроводников.

Экспериментально установлено, что электропроводность полупроводников имеет следующие основные особенности:

- существует сильная зависимость проводимости от внешних энергетических воздействий (электрическое поле, нагрев, освещение, облучение и др.);

- электропроводность осуществляется двумя типами носителей заряда;

- в широких низко и высокотемпературных диапазонах наблюдается уменьшение удельного сопротивления с ростом температуры;

- огромное влияние на электропроводность оказывают различные легирующие примеси, количество которых может быть ничтожно по сравнению с концентрацией подвижных носителей заряда.