|
Зонная модель электронно-дырочной проводимости полупроводников
При образовании твердых тел возможна ситуация, когда энергетическая зона, возникшая из энергетических уровней валентных электронов исходных атомов, оказывается полностью заполненной электронами, а ближайшие доступные для заполнения электронами энергетические уровни отделены от валентной зоны EV промежутком неразрешенных энергетических состояний - так называемой запрещенной зоной Eg (рис. 1.8.4). Выше запрещенной зоны расположена зона разрешенных для электронов энергетических состояний - зона проводимости Ec.
Зона проводимости при 0 К полностью свободна, а валентная зона - полностью занята. Подобные зонные структуры характерны для кремния, германия, арсенида галлия (GaAs), фосфида индия (InP) и многих других твердых тел, являющихся полупроводниками.
При повышении температуры полупроводников и диэлектриков электроны способны получать дополнительную энергию, связанную с тепловым движением kT. У части электронов энергии теплового движения оказывается достаточно для перехода из валентной зоны в зону проводимости, где электроны под действием внешнего электрического поля могут перемещаться практически свободно.
В этом случае в цепи с полупроводниковым материалом по мере повышения температуры полупроводника будет нарастать электрический ток. Этот ток связан не только с движением электронов в зоне проводимости, но и с появлением вакантных мест от ушедших в зону проводимости электронов в валентной зоне, так называемых дырок. Вакантное место может быть занято валентным электроном из соседней пары, тогда дырка переместится на новое место в кристалле.
Если полупроводник помещается в электрическое поле, то в упорядоченное движение вовлекаются не только свободные электроны, но
|
