Téma: Vlastní a nevlastní vodivost polovodičů
Předmět: Elektronika
Přidal(a): David Veselík
Vlastní vodivost polovodičů:
U polovodičů existují dva typy vodivosti, tzv. vlastní a nevlastní vodivost. Vlastní (intrinsickou) vodivostí se vyznačují všechny polovodiče, nevlastní vodivost existuje jen u tzv. příměsových (dotovaných, extrinzických, nevlastních, legovaných) polovodičů.
Vlastní polovodiče:
Dokonalý vlastní polovodič (dokonalý krystal bez poruch a příměsí) se v přírodě nevyskytuje, při pečlivé výrobě se mu však můžeme přiblížit. Vlastní (intrinzický) polovodič se podobá izolantu. Za teploty 0 K je vodivostní pás prázdný, tj. v polovodiči nejsou žádné volné elektrony, které by mohly vést proud. Vlivem teploty nebo jiného vnějšího vlivu však může elektron získat dostatečnou energii a „přeskočit“ do vodivostního pásu. Hovoříme o tzv. ionizaci, k níž je nutné určité množství tzv. ionizační energie. Ionizační energie (užívá se i termín aktivační energie) je nutná k překonání zakázaného pásu a uvolnění elektronu z vazby, její velikost musí tedy být nejméně EG.
Nevlastní polovodiče:
Na elektrickou vodivost polovodičů mají výrazný vliv cizí atomy zabudované do krystalové mřížky (poruchy), které jsou v reálném krystalu vždy přítomny. Příměsové atomy jsou do co nejčistšího materiálu zaváděny i uměle, abychom získali materiál s vhodnými elektrickými vlastnostmi. Tento technologický postup, kdy se do základního materiálu přidávají atomy cizích prvků, nazýváme dotování (nebo též dopování či legování; přidávaná látka se nazývá dopant či legura). Nejčastěji přitom vstupují atomy příměsí do krystalové mřížky jako náhrada některých původních atomů.
Polovodič typu N (negativní): Co se stane, když při výrobě přidáme do krystalové mřížky nepatrné množství pětimocných atomů, např. arsenu? Tyto atomy mají pět valenčních elektronů. Čtyři z nich vytvoří vazbu se sousedními atomy křemíku. „Přebytečné“ páté elektrony se snadno uvolní a způsobí elektronovou vodivost (typu N).
Polovodič typu P (pozitivní): A co když do krystalové mřížky přidáme trojmocné atomy, např. india? Tři valenční elektrony vytvoří vazbu se sousedními atomy křemíku, ale ve vazbě se čtvrtým atomem křemíku chybí jeden elektron. Na jeho místě vznikne kladná „díra“. Nadbytek kladných „děr“ způsobí děrovou vodivost (typu P).
