В проводниках имеется большое количество свобод¬ных электронов. В диэлектриках валентные электроны удерживаются ковалентными связями. В полупроводни¬ках структура кристаллической решетки такая же, как у диэлектриков, но ковалентные связи значительно слабее. Полупроводники по свойству проводимости занимают промежуточную позицию между металлами проводников и диэлектриками. Достаточно весьма небольшого коли-чества энергии, получаемой из внешней среды, напри-мер, воздействия температуры, освещенности, сильного электрического поля, чтобы электроны полупроводника разорвали ковалентные связи и стали свободными. При низкой.температуре, близкой к абсолютному 0, удельное сопротивление полупроводника очень велико и полупро¬водник имеет свойства диэлектрика [123]. При высокой температуре кристалла полупроводника удельное сопро¬тивление мало и полупроводник имеет свойства провод¬ника. Условимся с определениями:
• Диапазон энергий, в котором лежит энергия электро¬на, удерживаемого ковалентной связью, называется зоной валентности, или валентной зоной.
• Диапазон энергий, в котором лежит энергия элект-рона, разорвавшего ковалентную связь и ставшего свободным, называется зоной проводимости.
• Графическое изображение этих энергетических зон называется зонной энергетической диаграммой.
• Уровнем Ферми называют такую величину энергии, которая делит пополам величину заполнения опре¬деленного энергетического уровня.
Для того чтобы электрон смог разорвать ковалентную связь и стать свободным, он должен получить энергию больше ширины запрещенной зоны. Зонная энергетичес¬кая диаграмма для полупроводников показана на рис. 1.6, для диэлектриков — на рис. 1.7, а для проводников — на рис. 1.8.
В химически чистом полупроводнике без примесей уровень Ферми расположен всегда в запрещенной зоне. Полупроводники обладают следующими параметрами:
• шириной запрещенной зоны, показывающей величи¬ну энергии, которую необходимо отдать электронам, чтобы некоторые из них разорвали химические связи "и стали носителями заряда;
• удельным сопротивлением или удельной электро-проводностью;
• концентрацией собственных носителей заряда, ко¬торая зависит от температуры полупроводника;
»концеЯтРаи-ией примесных носителей заряда, зави¬сящей от количества примесей в полупроводнике;
> подв05КНОСТьЮ Н0Сителеи заряда, показывающей скорость перемещения носителей заряда за время их жИзни и зависящей от концентрации примесей в п Проводнике. Длительность времени, за которое к ецтрация носителей заряда уменьшится в е раз, и нуют временем жизни носителей заряда
