Полупроводники Свойства полупроводников

Полупроводники – вещества с электронной электропроводностью, удельное электрическое сопротивление которых зависит нелинейно от различных факторов: температуры, света, электрического поля, механических усилий. Эти факторы положены в основу управляемости электропроводностью полупроводников.

а) Температурная зависимость

Рассмотрев влияние температуры на концентрацию и подвижность носителей заряда, можно представить и общий ход изменений проводимости с температурой. В полупроводниках с атомной решёткой (а так же в ионных при повышенных температурах) подвижность изменяется с температурой сравнительно слабо (по степенному закону), а концентрация очень сильно (по экспоненциальному закону), поэтому температурная зависимость проводимости похожа на температурную зависимость концентрации.

В области истощения (концентрация постоянна) изменение проводимости обусловлена температурной зависимостью подвижности.

б) Влияние деформации на проводимость полупроводников

Проводимость твердого кристаллического тела изменяется от деформации вследствие увеличения или уменьшения (растяжения, сжатия) между атомных расстояний, приводящего к изменению концентрации и подвижности носителей. Подвижность носителей заряда меняется из-за увеличения или уменьшения амплитуды колебания атомов при их сближении и удалении. У различных полупроводников одна и та же деформация может вызвать как увеличение, так и уменьшение проводимости.

в) Фотопроводность

Фотопроводностью называется явление увеличения электрической проводимости или, что то же самое, уменьшения удельного сопротивления вещества под воздействием электромагнитного излучения. В явлениях фотопроводимости обнаруживается квантовая природа света. При этом, существует пороговая длинна волны, определяемая энергия кванта, достаточной для возбуждения электрона с самого верхнего уровня валентной зоны на самый нижний уровень зоны проводимости, т.е. равная ширине запрещенной зоны полупроводника.

г) Электропроводность полупроводников в сильном электрическом поле

Сильными полями называют такие поля, в которых проводимость оказывается зависящей от напряженности поля. Напряженность поля, которую можно условно принять за границу между областью слабых и сильных полей называют критической. Эта граница не является резкой и определённой и зависит от природы полупроводника, концентрации примесей и температуры окружающей среды. Удельная проводимость полупроводника в сильных полях возрастает. Это происходит в результате появления неравновесных носителей заряда, возбуждаемых полем и увеличения вследствие этого концентрации носителей заряда в полупроводнике. Эти нелинейные свойства электропроводности полупроводников легли в основу принципа действия электронных элементов: терморезисторов (термисторов), фоторезисторов, нелинейных резисторов (варисторов), тензорезисторов и т.д.