3/1 VLASTNÍ A NEVLASTNÍ POLOVODIČE
3.1 Elektrická vodivost polovodičů

U polovodičů existují dva typy vodivosti, tzv. vlastní a nevlastní vodivost. Vlastní (intrinsickou) vodivostí se vy­značují všechny polovodiče, nevlastní vodivost existuje jen u tzv. příměsových (dotovaných, extrinzických, nevlast­ních, legovaných) polovodičů.

3.2 Vlastní polovodiče

Dokonalý vlastní polovodič (dokonalý krystal bez poruch a příměsí) se v přírodě nevyskytuje, při pečlivé výrobě se mu však můžeme přiblížit. Vlastní (intrinzický) polovodič se podobá izolantu. Za teploty 0 K je vodivostní pás prázdný, tj. v polovodiči nejsou žádné volné elektrony, které by mohly vést proud. Vlivem te­ploty nebo jiného vnějšího vlivu však může elektron získat dostatečnou energii a "přeskočit" do vodivostního pásu. Hovoříme o tzv. ionizaci, k níž je nutné určité množství tzv.ionizační energie. Ionizační energie (užívá se i termín aktivační energie) je nutná k překonání zakázaného pásu a uvolnění elektronu z vazby, její velikost musí tedy být nejméně EG.

Elektron, který se uvolní, zane­chá po sobě ve valenčním pásu atom postrádající jeden elektron (chová se potom jako kladný iont). Tento kladný iont se může zneutralizovat přijetím elektronu, který k němu přejde ze sousedního atomu. Tím se však z tohoto sousedního atomu sta­ne kladný iont a může být opět zneutralizován příchodem dalšího elektronu. Vidíme, že atomy se jako pevná součást mřížky nepohybují, ale kladný náboj se může přemisťovat. Tento kladný náboj nazýváme díra. Přesto­že díra jako reálná částice neexistuje, je užitečné jí přiřadit některé vlastnosti materiální částice (podobné, jako má elektron, ale opačný náboj +q).

Ve vlastních polovodičích mohou tedy přenášet elektrický proud za teplot nad 0 K jednak volné elektrony ve vo­divostním pásu (každý elektron přenáší náboj -q), jednak pohyblivé díry ve valenčním pásu (náboj +q). Pro obě tyto  částice se užívá název nosiče (nebo nositelé) náboje. Protože současně vzniká volný elektron a pohyblivá díra, husto­ta elektronů se rovná hustotě děr
N = p = ni

kde

n          je počet elektronů,
p
          je počet děr,
ni         je intrinzická koncentrace nosičů na jednotku objemu; podle soustavy 
            SI je to 1 m3, v praxi i v literatuře se však běžně používá 1 cm3.

[ Home | Další >>]