ГЛАВА VI. ТОК В ПОЛУПРОВОДНИКАХ

§ 34. Полупроводники

Большинство окружающих нас тел — полупроводники. К ним относятся многие минералы, окислы, соединения металлов с серой, селеном и теллуром (сульфиды, селениды и теллуриды), а также многие органические соединения. К полупроводникам относится и большинство элементов IV, V и VI групп периодической системы

Менделеева. На рис. 113 показано положение в системе Менделеева элементов, обнаруживающих свойства полупроводников. Слева и снизу от них расположены типичные металлы, а справа и вверху — типичные диэлектрики.

Рис. 113 Положение полупроводниковых элементов в периодической системе Менделеева

Из числа элементов ярко выраженными полупроводниками являются кремний и германий, широко применяемые в полупроводниковых приборах. Большинство полупроводников — это твердые кристаллические вещества; однако полупроводниковые свойства обнаруживаются и у некоторых жидких и стеклообразных тел.

В полупроводниках прохождение тока не сопровождается никакими химическими изменениями; это свидетельствует о том, что носители тока в них — электроны, а не ионы.

По электропроводности (при комнатных температурах) полупроводники занимают среднее место между металлами и диэлектриками. Металлы имеют удельное сопротивление от до полупроводники — от до ом-см, а диэлектрики — от до ом-см.

Характерным общим свойством всех полупроводников является резкое изменение их электропроводности под действием различных

внешних факторов, например температуры, освещения, давления, сильного электрического поля и т. д. Кроме того, электропроводность полупроводников может изменяться в миллионы раз под влиянием ничтожных примесей.

Все это объясняется небольшой (в сравнении с металлами) концентрацией свободных электронов в полупроводниках и ее зависимостью от внешних факторов. Для металлов концентрация свободных электронов имеет порядок а для некоторых полупроводников при комнатной температуре а при 700 °С .

Основное отличие полупроводника от металла состоит в том, что в металле уже при абсолютном нуле имеются свободные электроны в концентрации, которая практически не изменяется с повышением температуры, тогда как в полупроводниках, чтобы перевести электроны в свободное состояние, нужно затратить энергию (нагреванием или освещением). Чем больше значение энергии тем в меньшей степени зависит электропроводность полупроводника от температуры и других внешних влияний. Очень большие значения энергии характерны для изоляторов. Так, например, для чистого германия а для