Elektros srovė puslaidininkiuose

Šioje temoje aptariama puslaidininkių sandara, savaiminis laidumas (elektroninis ir skylinis) ir priemaišinis laidumas (n tipo ir p tipo puslaidininkiai). Sužinoma, kaip priemaišos keičia puslaidininkių elektrines savybes. Taip pat aiškinamasi krūvininkų (elektronų ir skylių) judėjimas elektriniame lauke.

Priemaišinis laidumas
Įterpus į puslaidininkį tam tikrų priemaišų, jo laidumas smarkiai padidėja. Šis padidėjęs laidumas vadinamas priemaišiniu. Priemaišos gali būti donorinės arba akceptorinės, sukurdamos atitinkamai elektroninį (n tipo) arba skylinį (p tipo) laidumą. Elektroniniai (n tipo) puslaidininkiai gaunami įterpiant į puslaidininkį (pvz., silicį) didesnio valentingumo priemaišą (pvz., arseną). Priemaišos atomas atiduoda vieną elektroną, kuris tampa laisvuoju, taip padidindamas elektronų koncentraciją. Skyliniai (p tipo) puslaidininkiai gaunami įterpiant mažesnio valentingumo priemaišą (pvz., indį). Priemaišos atomui trūksta vieno elektrono, kad susidarytų visi kovalentiniai ryšiai, todėl susidaro skylė. Skylės tampa pagrindiniais krūvininkais.
Puslaidininkių sandara
Puslaidininkiai, tokie kaip silicis (Si), germanis (Ge) ir selenas (Se), yra medžiagos, kurių elektrinis laidumas yra tarpinis tarp laidininkų ir dielektrikų. Jų savitoji varža mažėja kylant temperatūrai, priešingai nei laidininkų. Puslaidininkiai dažniausiai yra kristalinės struktūros, kur atomai jungiasi kovalentiniais ryšiais, dalindamiesi valentiniais elektronais. Šie elektronai, nors ir priklauso visam kristalui, yra stipriau susiję su branduoliu nei laidininkų, bet silpniau nei dielektrikų. Norint išlaisvinti elektroną puslaidininkyje, reikia mažiau energijos (1-2 eV) nei dielektrike (apie 10 eV).
Savaiminis laidumas
Grynųjų puslaidininkių (be priemaišų) laidumas vadinamas savaiminiu. Jis būna dviejų tipų: elektroninis ir skylinis. Elektroninis laidumas atsiranda, kai, kylant temperatūrai, dalis valentinių elektronų įgyja pakankamai energijos, kad atitrūktų nuo atomų ir taptų laisvaisiais elektronais. Šie laisvieji elektronai, veikiami išorinio elektrinio lauko, juda tarp kristalinės gardelės mazgų, sudarydami elektros srovę. Skylinis laidumas atsiranda, kai, nutrūkus kovalentiniam ryšiui, susidaro laisva vieta – skylė. Į šią skylę gali peršokti elektronas iš gretimo atomo, taip perkeldamas skylę. Veikiant elektriniam laukui, skylės juda kryptingai, sukurdamos elektros srovę. Idealiame puslaidininkio kristale laisvųjų elektronų ir skylių skaičius yra vienodas.

Prisijungti

arba
Real 2
„X“ yra inovatyvi mokymosi platforma, kurios tikslas – teikti aukštos kokybės mokymo medžiagą įvairiausių klasių mokiniams. Patyrusių specialistų parengtas turinys skatina smalsumą, padeda išsamiau ir giliau suprasti mokomus dalykus bei sėkmingai pasiruošti akademiniams iššūkiams.
Atsisiųsk programėlę:
Susisiek su mumis: info@knowledgenestapp.com