Conducția electronică a semiconductorilor - purtători de sarcină în semiconductori

SEMICONDUCTOARE = substante de exceptionala importanta practica in tehnica de calcul, tehnica spatiala si telecomunicatii de mare performanta datorita posibilitatii controlului proprietatilor electrice prin introducerea unor impuritati: oxizi, compusi si elemente chimice (germaniul, siliciul, seleniul).

- La conductie participa atat electronii liberi, cat si cei de valenta legati de atomii din retea

CRISTALUL DE GERMANIU :

- Germaniul face parte din grupa a IV-a a tabelului lui Mendelev => 4 e- de valenta

- Fiecare e- de valenta al unui atom formeaza o pereche cu un e- de valenta di atomul vecin => legatura covalenta

- Ruperea unei legaturi covalente consta in trecerea unui e- din banda de valenta in cea de conductie

- Energia necesara ruperii = energie de activare = largimea benzii interzise = Eg

- Eg la semiconductoar: 0,025 - 3eV (Ge: 0,72eV, Si: 1,1eV)

- T=0K => in semiconductor nu exista electroni liberi => acesta se comporta ca un izolator perfect

- T mai inalte

- O parte din e- care asigura legaturi covalente pot fi eliberati, primind o energie egala cu energia de activare => devin e- liberi

- e- liberi din atomii neutri de Ge lasa in locurile pe care le parasesc GOLURI, legaturi nesatisfacute

- Sub actiunea unui camp electric exterior, e- unor legaturi covalente ale atomilor vecini pot ocupa aceste GOLURI, lasand alte goluri in legatura covalenta a atomilor din care au plecat

- Deci, are loc o deplasare a e- legat (de valenta) intr-un sens si a golului in sens contrar

- Golurile se comporta ca niste particule fictive cu sarcina pozitiva +e si masa mp, care se deplaseaza prin cristal si contribuie, ca si e- liberi la conductia electrica

- CONCLUZIE : in semiconductoare participa la conductie 2 feluri de purtatori de sarcina mobila: e- (negativi) si golurile (pozitive)

Intr-un semiconductor pur (fara impuritati) la echilibru termic, purtatorii mobili apar numai datorita generarii termice a perechilor e—gol => vor rezulta tot atatia e- de conductie cate goluri.

- concentratia de e- = concentratia de goluri => SEMICONDUCTOR INSTRINSEC, CONCENTRATIE INSTRINSECA (ni): n 0=p0=ni (n0, p0 - concentratiile de e- / goluri la echilibru termic - constante, depinde de natura semiconductorului pur)