Что такое собственная электронная и дырочная проводимость полупроводников: подробное объяснение

Полупроводники — это вещества, которые обладают свойствами проводника и изолятора. В отличие от металлов, в полупроводниках количество свободных электронов валентной зоны недостаточно для обеспечения высокой электрической проводимости, но их также недостаточно для того, чтобы электрический ток проходил только за счет электронов проводимости.

В полупроводниках существуют два типа проводимости — собственная электронная и дырочная проводимость. Собственная электронная проводимость возникает за счет свободных электронов в валентной зоне полупроводника. Валентная зона содержит электроны, которые находятся в ближайших к ядру энергетических уровнях и принимают участие в химической связи. При повышении температуры электроны в валентной зоне приобретают достаточно энергии для перехода на более высокие энергетические уровни, становятся свободными и начинают проводить электрический ток.

Дырочная проводимость в полупроводниках является дополнением к собственной электронной проводимости. При переходе свободного электрона из валентной зоны в зону проводимости в валентной зоне образуется «дырка» — отсутствие электрона. У дырки есть положительный заряд и она может двигаться под действием электрического поля. Это явление объясняется тем, что окружающие электроны могут двигаться, чтобы занять пустое место в валентной зоне, и это движение воспринимается как движение дырки в противоположном направлении. Таким образом, в полупроводниках присутствуют и электронный, и дырочный токи.

Вопрос-ответ

Как определяется собственная электронная и дырочная проводимость полупроводников?

Собственная электронная и дырочная проводимость полупроводников определяется их способностью проводить электрический ток при отсутствии внешнего воздействия. В полупроводниках образуются так называемые «свободные» электроны и дырки, которые могут перемещаться под воздействием электрического поля.

Как свободные электроны и дырки влияют на собственную проводимость полупроводников?

Свободные электроны и дырки являются носителями электрического заряда в полупроводниках. Они могут двигаться в кристаллической решетке полупроводника и создавать электрический ток. Собственная проводимость полупроводника зависит от концентрации свободных электронов и дырок, а также их подвижности.

Как формируются свободные электроны и дырки в полупроводниках?

Свободные электроны и дырки образуются в полупроводниках благодаря процессу валентностной ионизации атомов материала. При повышении температуры или под воздействием внешнего источника энергии электроны могут переходить из валентной зоны в зону проводимости, образуя свободные электроны, а в валентной зоне образуются свободные дырки.

Какие факторы влияют на собственную электронную и дырочную проводимость полупроводников?

Собственная электронная и дырочная проводимость полупроводников зависит от нескольких факторов, включая концентрацию свободных электронов и дырок, подвижность носителей заряда, энергетическую структуру полупроводника, а также температуру. Подвижность носителей заряда влияет на скорость их перемещения под воздействием электрического поля, а энергетическая структура полупроводника определяет вероятность перехода электронов из валентной зоны в зону проводимости и образования свободных дырок.