Кіріспе

Таза жартылай өткізгіш, маңызды допингтік қоспалардың болмауы. Ішкі жартылай өткізгіш, сондай-ақ таза жартылай өткізгіш, допингтелмеген жартылай өткізгіш немесе i-типті жартылай өткізгіш деп аталады, бұл маңызды допингтік қоспалар жоқ жартылай өткізгіш. Сондықтан заряд тасымалдаушылардың саны материалдың қасиеттерімен анықталады, қоспалардың мөлшерімен емес. Ішкі жартылай өткізгіште қоздырылған электрондар мен тесіктер саны тең: n = p. Бұл жартылай өткізгішті допингтегеннен кейін де орын алуы мүмкін, бірақ егер донорлар мен акцепторлармен бірдей мөлшерде допингтелсе ғана. Бұл жағдайда n = p теңдігі сақталады және жартылай өткізгіш допингтелгеніне қарамастан ішкі болып қалады. Бұл кейбір өткізгіштердің ішкі де, сыртқы да болуы мүмкін екенін білдіреді, бірақ тек n (электрон донорлық қоспасы / қоздырылған электрондар) p-ге (электрон акцепторлық қоспасы / оң зарядтар ретінде әрекет ететін бос тесіктер) тең болса ғана. Химиялық таза жартылай өткізгіштердің электр өткізгіштігіне технологиялық себептерден туындаған кристалдық ақаулар (мысалы, бос орындар) әсер етуі мүмкін, олардың кейбіреулері допингтік қоспаларға ұқсас әрекет етеді. Бірақ олардың әсері көбінесе елеусіз, ал өткізгіштік жолақтағы электрондар саны валенттік жолақтағы тесіктер санына тең болады. Ішкі жартылай өткізгіштерде ток өткізгіштігі жолақтық аралықта электрондардың қоздырылуы арқылы қамтамасыз етіледі, бұл әдетте бөлме температурасында кішкентай, бірақ тар жолақты жартылай өткізгіштер үшін емес. Жартылай өткізгіштің өткізгіштігін қатты денелердің жолақтық теориясы тұрғысынан модельдеуге болады. Жартылай өткізгіштің жолақтық моделінде қарапайым температурада электрондардың өткізгіштік жолағына жете алуы және электр өткізгіштігіне үлес қосуы мүмкін екендігі көрсетіледі. Кремний кристаллы оқшаулағыштан өзгеше, өйткені абсолютті нөлден жоғары температурада тордағы электронның өз орнынан шығып, "тесік" деп аталатын электрон жетіспеушілігін қалдыру ықтималдығы нөлден жоғары болады. Егер кернеу қолданылса, электрон да, тесік те аз ток ағынына үлес қосады.

Электрондар мен тесіктер

Силикон сияқты ішкі жартылай өткізгіште абсолюттік нөлден жоғары температурада, энергиялық аралықтан өткізгіштік белдеуіне өтетін электрондар болады және осы электрондар заряд тасымалын қамтамасыз ете алады. Таза кремнийде электрон энергиялық аралықты кесіп өткенде, кремнийдің кристалдық торында электронның бос орны немесе "тесік" пайда болады. Сыртқы кернеудің әсерімен электрон да, тесік те материалдың ішінде жылжуға қабілетті. N типіндегі жартылай өткізгіште қоспа материал қосымша электрондарды ұсынады, бұл өткізгіштікті күрт арттырады. P типіндегі жартылай өткізгіште қоспа материал қосымша бос орындарды немесе тесіктерді жасайды, бұл да өткізгіштікті арттырады. Дегенмен, қатты күйдегі электрондық құрылғылардың көптеген түрлерінің негізі п-n торабының қасиеттері болып табылады.

Жартылай өткізгіш тогы

Ішкі жартылай өткізгіштегі ток электрондық және тесіктік тоқтан тұрады. Яғни, кристалдық тордан босатылып, өткізгіштік аймағына өткен электрондар материал ішінде қозғала алады. Сонымен қатар, басқа электрондар босатылған электрондардың қалдырған орындарын толтыру үшін кристалдық торда секіріп, орнын ауыстыра алады. Бұл қосымша механизм тесіктер арқылы ток деп аталады, себебі тесіктер еркін электрондардың қозғалысына қарама-қарсы бағытта материалда жылжып бара жатқандай көрінеді. Ішкі жартылай өткізгіштегі ток ағыны энергиялық күйлердің тығыздығымен анықталады, ол өз кезегінде өткізгіштік аймақтағы электрон тығыздығына әсер етеді. Бұл ток температураға өте сезімтал.