1. Зонная модель полупроводника. К полупроводникам (ПП) относятся вещества, занимающие по величине удельной электрической проводимости промежуточное положение между металлами и диэлектриками. Их удельная электрич. проводимость лежит в пределах от 10-8 до 105 см/м и в отличие от металлов она возрастает с ростом темпер-ры. ПП представляют собой достаточно многочисленную группу веществ. К ним относятся химич. элементы: германий (Ge), кремний (Si), бор, углерод, фосфор, сера, мышьяк, селен, серое олово, теллур, йод, некоторые химич. соед-ния и многие органич. вещества. В электронике находят применение ограниченное кол-во полупроводниковых материалов. Это, прежде всего Si, Ge, и арсенид галлия. Применяемые в электронике ПП имеют весьма совершенную кристаллическую структуру. Их атомы размещены в пространстве в строго периодической последовательности на постоянных расстояниях друг от друга, образуя кристалл-ую решетку. Решетка наиболее распространенных в электронике полупроводников - Ge и Si - имеет структуру алмазного типа. В такой реш. каждый атом вещества окружен четырьмя такими же атомами, находящимися в вершинах правильного тетраэдра. Каждый атом, находящийся в кристаллической решетке, электрически нейтрален. Силы, удерживающие атомы в узлах решетки, имеют квантово-механический характер; они возникают за счет обмена взаимодействующих атомов валентными электронами. Подобная связь атомов носит название ковалентной связи, для ее создания необходима пара электронов. В Ge и Si, являющихся 4х-валентными элементами, на наружной оболочке имеется по четыре ковалентные связи с четырьмя ближайшими, окружающими его атомами.
     рис. 1. рис. 2. На рис. 1 показ. условн. изображ. кристалич. решетки Si на плоскости: 1 - атом кремния, 2 - ковалентная связь, образованная одним электроном. На рис. 2 показ. образование свободного электрона под действием тепловой энергии: 1 - нарушенная ковалентн. связь, 2 - свободный электрон, 3 - незаполненная связь (дырка). рис. 3. EV - энергетич. уровень (max энергия связанного электрона), Ed - энергия донора, Ec - зона проводимости (min энергия свободного электрона), Eg - ширина запрещенной зоны. EF - уровень Ферми, вероятность заполнения кот. равна 1/2. 2. Электропроводность полупроводников. К полупроводникам (ПП) относятся вещества, занимающие по величие удельной электрической проводимости (ЭП) промежуточное положение между проводниками (металлы) и диэлектриками. Значения удельной ЭП этих трех классов веществ приведены в табл. Основным признаком, выделяющим ПП как особый класс веществ, явл. сильное влияние температуры и концентрации примесей на их ЭП. Так, например, даже при сравнительно небольш. повыш. темп-ры проводимость ПП резко возрастает (до 5 - 6% на 1?С). У большинства ПП сильное изменение ЭП возникает под действием света, ионизирующих излучений и др. энергетич. воздействий. Т.о ПП - это вещество, удельная проводимость кот. существенно зависит от внешн. факторов. Электропроводность ПП определяется направленным движением электронов под действием внешнего электрического поля. В ПП валентная зона и зона проводимости разделены не широкой запрещенной зоной. Под действием внешнего эл. поля возможен переход электронов из валентной зоны в зону проводимости. При этом в валентной зоне возникают свободные энергетические уровни, а в зоне проводимости появляются свободные электроны, называемые электронами проводимости. ............