ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Электроны в полупроводнике из "Термодинамика, статическая физика и кинетика Изд.2 " Энергетический спектр электронов в чистом полупроводнике состоит из ряда зон. Первая — валентная зона и вторая — зона проводимости отделены друг от друга щелью, ширина которой Д имеет порядок величины (0,5—3) эВ. Более высокие зоны не играют никакой роли в физических явлениях в полупроводниках, и в дальнейшем мы их не рассматриваем. При температуре абсолютного нуля уровни нижней зоны полностью заняты электронами, а уровни зоны проводимости — свободны, так что кристалл не обладает проводимостью. С повышением температуры часть электронов переходит на уровни зоны проводимости, а в валентной зоне возникают вакантные места —, д1ырки . Под действием электрического поля электроны в верхней зоне могут теперь приобретать энергию и двигаться в направлении, противоположном полю, а дырки — в направлении поля. Кристалл приобретает проводимость — она называется собственной проводимостью, — которая является суммой электронной и дырочной проводимостей. [c.284] Ввиду быстрой сходимости интегралов, верхний предел интегрирования может быть заменен на оо. [c.286] Не представляет труда вычислить внутреннюю энергию, теплоемкость и другие термодинамические функции полупроводников, что мы и предлагаем сделать читателю в качестве задачи к этому параграфу. [c.287] Свойства полупроводников очень сильно изменяются при наличии в них примесей. Различают два типа примесных атомов. [c.287] Атомы — доноры имеют в своем составе слабосвязанные электроны. Эти электроны вследствие теплового движения могут поступать в зону проводимости и обусловливать примесную электронную проводимость. [c.287] Атомы — акцепторы легко присоединяют к себе добавочный электрон. Если эти электроны поступают из валентной зоны, то в ней образуются дырки, обусловливающие примесную дырочную проводимость. И в том, и в другом случае примесная проводимость, как правило, во много раз превосходит собственную проводимость. За дальнейшими подробностями относительно свойств полупроводников с примесями мы отсылаем читателя к специальной литературе [12, 14]. [c.287] Заметим в заключение, что простая картина двух зон, разделенных щелью Д = onst, возникает только в одноэлектронном приближении. Если учесть взаимодействие электронов, то в следующем приближении ширина щели становится функцией плотности п. Это существенно меняет термодинамические свойства полупроводника и в некоторых моделях (см. задачу к 80) может привести к захлопыванию щели и к возникновению фазового перехода в металлическое состояние. [c.287] Найти электронно-дырочную внутреннюю энергию и теплоемкость чистого полупроводника. Сравнить последнюю с теплоемкостью кристаллической решетки. [c.287] Вернуться к основной статье