Електричний струм у напівпровідниках
Напівпровідники по електропровідності займають проміжне положення між діелектриками і провідниками. До напівпровідників належить велика група речовин (Si, Ge та ін.). На відміну від металів з ростом температури питомий опір напівпровідників зменшується.
Провідність напівпровідників зумовлена наявністю вільних електронів і дірок. У чистому кристалі електрони і дірки присутні в рівній кількості. Такий напівпровідник має власну провідність.
При наявності домішок в напівпровідниках виникає домішкова провідність. При додаванні донорної домішки з валентністю на одиницю більше, ніж у напівпровідника, один електрон стає вільним. Отримаємо напівпровідник n-типу.
Якщо ж додати акцепторну домішка з валентністю на одиницю менше, ніж у напівпровідника, то в такому напівпровіднику концентрація дірок перевищуватиме концентрацію електронів. Отримаємо напівпровідник p-типу.
Область контакту напівпровідників двох типів називається p-n-переходом. Важливою властивістю p-n-переходу є його одностороння провідність. Дана властивість використовується в роботі напівпровідникового діода.
У зоні контакту двох напівпровідників з різними типами провідності буде проходити взаємна дифузія електронів і дірок, внаслідок якої і утворюється замикаючий електричний шар, званий p-n-переходом. Електричне поле замикаючого шару перешкоджає подальшому переходу електронів і дірок через цей кордон. Замикаючий шар має підвищений опір в порівнянні з іншими областями напівпровідника.
Напівпровідники використовуються при створенні транзисторів, термісторів, світлодіодів, фотоелементів, інтегральних схем, процесорів.
В даний час напівпровідникові прилади знаходять широке застосування в радіотехніці, автоматиці, обчислювальній техніці, телемеханіці.
На основі напівпровідникових кристалів створюються інтегральні схеми, процесори, в яких сотні тисяч елементів з`єднуються в єдиний електричний ланцюг.
Напівпровідники використовуються при створенні:
фоторезисторів, які знаходять застосування в автоматичних вимикачах світла, індикаторах;
термісторів, використовуваних для вимірювання температури, в пожежній сигналізації, реле часу;
фотоелементів, які використовуються в сонячних батареях;
фотодіодів, використовуваних для вимірювання інтенсивності світла;
фототранзисторів, використовуваних в різних датчиках;
світлодіодів, використовуваних як джерело інфрачервоного випромінювання, знакових індикаторів, напівпровідникових лазерів.