Półprzewodnik samoistny
Półprzewodnik samoistny – półprzewodnik, którego materiał jest idealnie czysty, bez żadnych zanieczyszczeń struktury krystalicznej. Koncentracja wolnych elektronów w półprzewodniku samoistnym jest równa koncentracji dziur.
W półprzewodnikach przewodnictwo samoistne ma miejsce, gdy brak jest zanieczyszczeń i domieszek. Uzyskanie czystego półprzewodnika samoistnego jest praktycznie niemożliwe, gdyż w każdym materiale zawsze są obecne zanieczyszczenia. Przepływ prądu w czystym półprzewodniku możliwy jest dzięki termicznemu[a] wzbudzeniu elektronów z pasma walencyjnego do pasma przewodnictwa[b]; równocześnie w pasmie walencyjnym powstaje taka sama liczba dziur[3]. Na całkowity prąd płynący przez półprzewodnik składa się prąd elektronowy i dziurowy. Ponieważ ruchliwość elektronów jest większa od ruchliwości dziur, udział prądu elektronowego w prądzie całkowitym jest większy niż prądu dziurowego[2].
Zależność przewodnictwa właściwego samoistnego od temperatury przedstawia równanie[3]:
-
- gdzie – współczynnik proporcjonalności,
- – ruchliwość elektronów w pasmie przewodnictwa
- – ruchliwość dziur w pasmie walencyjnym
- – energia powstania pary elektron–dziura
- – stała Boltzmanna
- – temperatura bezwzględna
Przewodnictwo samoistne jest znacznie słabsze od przewodnictwa domieszkowego, a obecność nawet bardzo małej ilości domieszki silnie zwiększa przewodnictwo, np. po wprowadzeniu boru do krzemu w stosunku 1:100 000 przewodnictwo wzrasta ok. 1000 ×[2].
Uwagi
- ↑ Wzbudzenie mozna uzyskać też przez naświetlenie półprzewodnika[1].
- ↑ W temperaturze zera bezwzględnego pasmo walencyjne półprzewodnika samoistnego jest całkowicie zapełnione i przepływ prądu jest niemożliwy[2].
Przypisy
- ↑ Marta Radecka, Elektrochemia ciała stałego [online], AGH [dostęp 2023-07-10] .
- ↑ a b c 32.10. Półprzewodniki samoistne; 32.11. Półprzewodniki domieszkowe, [w:] Marta Skorko, Fizyka, Warszawa: Państwowe Wydawnictwo Naukowe, 1971, s. 782–786, ISBN 83-01-00280-8 .
- ↑ a b Przewodnictwo elektryczne ciał stałych. Metale i półprzewodniki, [w:] Krzysztof Pigoń, Zdzisław Ruziewicz, Chemia fizyczna, Państwowe Wydawnictwo Naukowe, 1980, s. 211–216, ISBN 83-01-01586-1, OCLC 69503850 .