Półprzewodniki i ich zastosowanie

Istnieje grupa krystalicznych przewodnikow elektronowych, do której należą krzem, german, selen i reszta związków np:potlenek miedzi
Wszystkie te substancje przewodzą elektrycznoścznacznie gorzej niż metalei dlatego nazywanesą półprzewodnikami.W temperaturze zera bezwzględnegosubstancje nie przewodząi są dialektrykami.Ich przewodnictwo, w odróżniniu od metali ma charakter cieplny.Na przykład w krysztale dolna krawędz pasma pustego leży bardzo blisko górnej krawędzi pasma zapełnionego.Wtedy juz energia wzbydzenia cieplengo wystarcza by elektron mógł przeskoczyćz całkowicie zapełnionego pasma dolnego do niezajętego pasma górnego. W temperaturze zera bezwzgędnego nie ma wzbudzeń cieplnych, do górnego pasma nie trafia ani jeden elektron a kryształ jest dialektrykiem. Przy wzroście temparatury do pasma górnego dostaje się coraz więcej elektronów.W tych warunkach zdolność przewodzenia kryształu bedzie oczywiście rosnąć,a odporność maleć.
Ładunek w półprzewodniku opuszczajac dolne pasmo elektrony pozostawiają w nim nie zajęte miejsca.Pozostałe elektrony natomiast mogą być teraz przyspieszane i mogą przechodzic na opróznione miejsca.Gdy elektron przechodzi na niezajęte miejsca przesuwajac się z lewej na prawą,a dziura przemieszcza się z prawa na lewo.Pęcherzyk powietrza w cieczy unosi się w górę, podczas gdy środek ciężkości całej cieczy obniża się.Elektron porusza sie w strone anody(bieguna dodatniego). Dziura porusza się w kierunku katody(zachowuje sie jak ładunek dodatni)dziury rózżniąsie od elektronów nie tylko znakiem ładunku. Przyczynki pochodzą od dziur i elektronów moz na rozróznić fizycznie .Wystarczy umieścic półprzewodnikz płynącym prądem magnetycznym do kierunku prądu. Odchylenie ładunków w polu magnetycznym powoduje powstanie dodatkowej róznicy potencjałów w kierunku prostopadłymdo kierunkuzarówno pola,jak i prądu.
Różnice mozna wykryc galwanometrem.Wychyleniom galwanometru w jedną lub drugą stronę odpowiada przewaga elektronówlub dziur.
Efekty Halla o róznych znakach obserwuje się także w metalach.Dziury moga równieżdawać wkład do przewodnictwa elektrycznego.
Większość półprzewodników ma przewodnictwo dziurowe albo elektronowe.Różne doświadczenia zaweraja domieszki innych pierwiastków.
Rola ich polega:
Kryształ zawierający domieszki nie jest już kryształem idealnym.W kryształach nieidealnych, jak wynika to z teorii, oprócz dozwolonych pasm wartosci energii elektronów wystaepują jeszcze dodatkowe pojedyńcze poziomy rozmieszczone pomiedzy pasmami.Poziomy te moga byc zajęte lub wolne.
Gdy załozymy ze poziomy leża bardzo blisko dolnej krawędzipustaego pasma.Wtedy ruchcieplny zmusza cześć elektronowdo przejścia do pasma niezajętegoi otrzymujemy półprzewodniko czystoelektronowym przewodnictwie.Jesli wolne poziomy znajdują sie w pobliżu górnej krawedzi pasma zapełnionego, to ruch cieplny przerzuca częśc elektronow na te poziomy. W paśmie zapełnionympojawiają sie wtedy dziuryi otrzymujemy półprzewodnik dziurowy.Są to tak zwane poziomy dyskretne!
Przy naświetlaniu półprzewodników światłem widzialnym lub nadfioletowym, elektrony mogą pochłoniąwszy energię świetlną,przechodzić do pasma przewodnictwa lub opuszczaćpasmo zapełnione, zostawiając po sobie ruchliwe dziury.Bywaja takze w czasie naswietlania , w niskich temepraturach, półprzewodniki którw przewodza prąd elektryczny.
Zjawisko to nazywamy fotoprzewodnictwem.

Źrudło:Biblioteka problemów
Elaktrony,fonony,magnony... M.I.Kaganow
Warszawa 1978 r Państwowe Wydawnictwo Naukowe