Eszkola

Półprzewodniki

Elektrony w  odseparowanych atomach mogą mieć tylko pewne dozwolone energie - poziomy energetyczne. W ciałach stałych atomy znajdują się bardzo blisko siebie i ze względu na oddziaływania między nimi te dozwolone poziomy energetyczne rozszczepiają się tworząc pasmo energetyczne. Pasma energii dozwolonych oddzielone są od siebie przerwą energetyczną, czyli zbiorem takich energii, których elektrony w atomach nie mogą mieć. Pasmo całkowicie lub częściowo zapełnione o największej energii to pasmo walencyjne, a pasmo o energiach jeszcze większych to pasmo przewodnictwa, gdzie znajdują się elektrony swobodne, zdolne do przewodnictwa.

Półprzewodniki to substancje, których pasmo przewodnictwa jest puste, a pasmo walencyjne zapełnione, lecz przerwa energetyczna jest na tyle nieduża, że pod wpływem domieszkowania lub temperatury mogą przewodzić prąd.

W półprzewodnikach samoistnych pod wpływem temperatury elektron pokonuje przerwę energetyczną i pozostawia dziurę w paśmie walencyjnym. Pod wpływem pola elektrycznego w miejsce tej dziury wchodzi elektron, pozostawiając po sobie kolejną dziurę. Każda dziura jest efektem przejścia jednego elektronu do pasma przewodnictwa.

Inaczej ma się sytuacja w półprzewodnikach domieszkowanych. Tam dodanie odpowiedniego pierwiastka na wczesnym etapie tworzenia powoduje powstawanie wiązań, w których nie biorą udziału wszystkie elektrony. Te, które nie są związane przechodzą do pasma przewodnictwa. Mamy wtedy półprzewodnik typu n, ponieważ domieszkowanie spowodowało dodanie dodatkowego elektronu (o ładunku ujemnym, 'negatywnym'), który przeszedł do pasma przewodnictwa. W półprzewodnikach typu p atom domieszkowany jest tak, by do uzupełnienia wiązania konieczne było pobranie elektronu z sąsiedniego atomu, pozostawiając tam dziurę.

W półprzewodnikach przerwa energetyczna pasma wzbronionego jest rzędu kilku eV. Przykładami stosowanych półprzewodników może być arsenek galu, krzem czy german.

Złącze p-n powstałe w wyniku zetknięcia półprzewodników p i n jest podstawą działania m.in. baterii słonecznych. Oświetlając obszar przejściowy półprzewodników złącza spowoduje się przeniesienie elektronu do pasma przewodnictwa i powstanie pary elektron-dziura. W obwodzie ze złączem będzie płynąć prąd.

Może Ci się przydać: