К полупроводникам относят большую группу твердых веществ, которые по своим электрическим свойствам (по количеству свободных электронов, а значит, и по электри­ческому сопротивлению) занимают среди твердых тел промежуточное положение между проводниками и изоля­торами. Действительно, удельное сопротивление металлов составляет 10-2-10-4Ом·м, изоляторов 1012-1020 Ом·м, а удельное сопротивление полупроводников располагается в диапазоне 1012-10-2Ом·м. И если в рассмотренных ранее электронных приборах электрические заряды движутся в вакууме или в газе, то в полупроводниковых приборах они перемещаются в твердом теле, в кристаллах. Из боль­шого числа разнообразных полупроводниковых веществ в радиотехнике наибольшее распространение получили гер­маний и кремний, электрические свойства которых почти одинаковы.

Электрические свойства полупроводников зависят от связей между атомами кристалла и от связей электронов с ядрами атомов. В полупроводниках эти связи весьма сильные, и поэтому свободных электронов у них очень мало. Однако можно искусственно разорвать некоторые из этих связей.

Например, нагревая полупроводник, сообщают его электронам дополнительную энергию, и некоторые из них покидают свои атомы, становясь свободными. Эти элект­роны при отсутствии внешнего электрического поля дви­жутся в полупроводнике беспорядочно, в различных на­правлениях. Атом, потерявший электрон и оказавшийся поэтому заряженным положительно, не передвигается по полупроводнику подобно электрону, а колеблется около некоторого среднего своего положения в кристалле. Можно считать, что на месте электронов, вырванных из своих связей, образуются как бы свободные места, которые принято называть дырками. Естественно, число электронов в полупроводнике равно числу дырок. Когда электрон оказывается в зоне действия электрического поля какой-либо дырки, она захватывает его, отрицательный заряд электрона нейтрализуется положительным зарядом дырки, и восстанавливается нейтральный атом. Такая рекомби­нация дырок и электронов происходит очень часто, но не менее часто образуются новые электроны и дырки, так что в среднем их количество для определенного полупровод­ника в конкретных условиях (прежде всего для данной температуры) является величиной постоянной.

Если к кристаллу полупроводника приложить электри­ческое напряжение, то образуется упорядоченное движе­ние электронов, то есть через полупроводник потечет электрический ток, обусловленный его электронной и дырочной проводимостью, которую можно назвать собствен­ной, поскольку она зависит от собственных ресурсов полу­проводника.

В полупроводнике могут быть искусственно созданы условия, когда число электронов не будет равно числу дырок, а следовательно, перенос зарядов — электропро­водность — станет обусловливаться движением зарядов преимущественно одного знака: либо электронов, либо дырок. На практике этого добиваются введением соответст­вующих, ничтожно малых примесей в чистый полупровод­ник.

Страницы: 1 2