Власний напівпровідник — Вікіпедія

Власний напівпровідник - напівпровідник з дуже малою концентрацією домішок.

У власному напівпровіднику кількість електронів у зоні провідності збігається з кількістю дірок у валентній зоні й визначається в основному шириною забороненої зони.

Власні напівпровідники —- вихідний матеріал для легування з метою отримання напівпровідників n- та p-типу.

Характеристики, близькі до характеристик власних напівпровідників, мають компенсовані напівпровідники, в яких доволі висока концентрація донорів урівноважена відповідною концентрацією акцепторів.

У власному напівпровіднику носіями заряду є електрони провідності й дірки, які створюються за рахунок теплового збудження кристалу із переходом електрона з валентної зони в зону провідності. Концентрація носіїв заряду залежить від температури й від таких характеристик напівпровідника, як ширина забороненої зони й ефективні густині станів у зоні провідності й валентній зоні.

${\displaystyle n=N_{C}e^{(\mu -E_{C})/k_{B}T}}$,

${\displaystyle p=N_{V}e^{(E_{V}-\mu )/k_{B}T}}$,

де n - концентрація електронів у зоні провідності, ${\displaystyle N_{C}}$ - ефективна густина станів у зоні провідності, μ - хімічний потенціал, E_C - енергія дна зони провідності, k_B - стала Больцмана, T - температура, p - концентрація дірок у валентній зоні, N_V - ефективна густина станів у валентній зоні, E_V - енергія верха валентної зони.

Добуток концентрації електронів і дірок

${\displaystyle np=N_{C}N_{V}e^{-E_{g}/k_{B}T}}$,

де ${\displaystyle E_{g}=E_{C}-E_{V}}$ - ширина забороненої зони. Дане співвідношення справедливе не лише для власних напівпровідників, а й для легованих.

У власних напівпровідниках n=p, а звідки можна визначити положення хімічного потенціалу в забороненій зоні.

${\displaystyle \mu =E_{V}+{\frac {E_{g}}{2}}+{\frac {k_{B}T}{2}}{\text{ln}}\,{\frac {N_{V}}{N_{C}}}}$.

Оскільки член, пропорційний температурі, здебільшого набагато менший за перші члени, то рівень хімічного потенціалу у власному напівпровіднику розташований посередині забороненої зони. Саме тому концентрація носіїв заряду мала й залежить в основному від ширини забороненої зони. Для напівпровідників типу арсеніду галію її можна вважати практично нульовою, для германію вона помітна.

• Напівпровідник n-типу
• Напівпровідник p-типу

Це незавершена стаття з фізики. Ви можете допомогти проєкту, виправивши або дописавши її.

Ця стаття не містить посилань на джерела. Ви можете допомогти поліпшити цю статтю, додавши посилання на надійні (авторитетні) джерела. Матеріал без джерел може бути піддано сумніву та вилучено. (грудень 2016)