Электропроводность полупроводников, основные положения теории электропроводности.

Основные положения теории электропроводности. Атом состоит из ядра, окруженного облаком электронов, которые находятся в движении на некотором расстоянии от ядра в пределах слоев (оболочек), определяемых их энергией. Чем дальше от ядра находится вращающийся электрон, тем выше его энергетический уровень. При переходе электрона с одного разрешенного уровня на другой, более отдаленный, происходит поглощение энергии, а при обратном переходе —ее выделение. Последние слабее связаны с ядром, легче вступают во взаимодействие с другими атомами. Поэтому электроны, расположенные на внешней недостроенной оболочке, называют валентными. Для полупроводников наиболее распространенными являются ковалентные связи. Если атомы находятся в связанном состоянии, то на валентные электроны действуют поля электронов и ядер соседних атомов, в результате чего каждый отдельный разрешенный энергетический уровень атома расщепляется на ряд новых энергетических уровней, энергии которых близки друг к другу. Совокупность уровней, на каждом из которых могут находиться электроны, называют разрешенной зоной(на рис 1,3) Промежутки между разрешенными зонами носят название запрещенных зон(на рис 2) Разрешенная зона характеризуется тем, что все уровни ее при температуре О К заполнены электронами. Запрещенная зона характеризуется тем, что в ее пределах нет энергетических уровней, на которых могли бы находиться электроны. Зона проводимости характеризуется тем, что электроны, находящиеся в ней, обладают энергиями, позволяющими им освобождаться от связи с атомами и передвигаться внутри твердого тела. У полупроводников и диэлектриков зона проводимости при О К пуста и электропроводность отсутствует. Различия между ними чисто количественные в ширине запрещенной зоны. В полупроводниках при некотором значении температуры, отличном от нуля, часть электронов будет иметь энергию, достаточную для перехода в зону проводимости. Эти электроны становятся свободными, а полупроводник -электропроводным.