Основні властивості напівпровідникових матеріалів.
Напівпровідниками є речовини, що займають по величині питомої провідності проміжне положення між провідниками і діелектриками. Ці речовини володіють як властивостями провідника, так і властивостями діелектрика. Разом з тим вони володіють рядом специфічних властивостей, що різко відрізняють їх від провідників і діелектриків, основним з яких є сильна залежність питомої провідності від дії зовнішніх факторів (температури, світла, електричного поля та ін)
До напівпровідників відносяться елементи четвертої групи періодичної таблиці Менделєєва, а також хімічні сполуки елементів третьої й п'ятої груп типу AIII BV (GaAs, InSb) і другої й шостої груп типу AII B VI (CdS, BbS, CdFe). Провідне місце серед напівпровідникових матеріалів, використовуваних в напівпровідниковій електроніці, займають кремній, германій і арсенід галію GaAs.Основною властивістю напівпровідника є збільшення електричної провідності з ростом температур
Як поділяються напівпровідникові матеріали за електропровідностю?
За характером провідності
· Власна провідність
Напівпровідники, у яких вільні електрони і «дірки» з'являються в процесі іонізації атомів, з яких побудований весь кристал, називають напівпровідниками з власною провідністю. У напівпровідниках з власною провідністю концентрація вільних електронів дорівнює концентрації «дірок».
· Домішкова провідність
Для створення напівпровідникових приладів часто використовують кристали з домішкової провідністю. Такі кристали виготовляються за допомогою внесення домішок з атомами тривалентного або пятивалентного хімічного елемента.
По виду провідності
· Електронні напівпровідники (n-типу)
Напівпровідник n-типу. Термін «n-тип» походить від слова «negative», що позначає негативний заряд основних носіїв. Цей вид напівпровідників має домішкову природу. У четирехвалентний напівпровідник (наприклад, кремній) додають домішка пятивалентного напівпровідника (наприклад, миш'яку). У процесі взаємодії кожен атом домішки вступає в ковалентний зв'язок з атомами кремнію. Однак для п'ятого електрона атома миш'яку немає місця в насичених валентних зв'язках, і він переходить на дальню електронну оболонку. Там для відриву електрона від атома потрібна менша кількість енергії. Електрон відривається і перетворюється в вільний. В даному випадку перенесення заряду здійснюється електроном, а не діркою, тобто даний вид напівпровідників проводить електричний струм подібно металам. Домішки, які додають в напівпровідники, внаслідок чого вони перетворюються в напівпровідники n-типу, називаються донорними.
· діркової напівпровідники (р-типу)
Напівпровідник p-типу. Термін «p-тип» походить від слова «positive», що позначає позитивний заряд основних носіїв. Цей вид напівпровідників, крім домішкової основи, характеризується діркової природою провідності. У четирехвалентний напівпровідник (наприклад, в кремній) додають невелику кількість атомів тривалентного елемента (наприклад, індію). Кожен атом домішки встановлює ковалентний зв'язок з трьома сусідніми атомами кремнію. Для установки зв'язку з четвертим атомом кремнію в атома індію немає валентного електрона, тому він захоплює валентний електрон з ковалентного зв'язку між сусідніми атомами кремнію і стає негативно зарядженим іоном, внаслідок чого утворюється дірка. Домішки, які додають в цьому випадку, називаються акцепторними.
Провідність p-напівпровідників приблизно дорівнює: