3.1.3  Vlastná vodivosť polovodiča

Základnými polovodičovými materiálmi sú prvky IV. skupiny Mendelejovovej periodickej sústavy prvkov: uhlík - C, kremík - Si, germánium - Ge, cín - Sn a olovo - Pb. Šírka zakázaného pásma klesá s narastajúcou atómovou hmotnosťou - C≈5eV; Si≈1,12eV; Ge≈0,72eV; Sn≈0,3eV; Pb≈0,1eV.

Uvoľnenie elektrónu (é) z atómu polovodiča vznikne po prechode elektrónu (é) z valenčnej sféry polovodiča do vodivostnej, t.j. po prekonaní zakázaného pásma. Aby sa é mohol dostať cez zakázané pásmo, musí atóm prijať určité množstvo energie vo forme tepla alebo žiarenia.

Valenčná sféra je veľmi pevná, pretože s okolitými atómami je doplnená na nasýtenú kovalentnú väzbu. Z toho vyplýva, že všetky valenčné é sa v týchto väzbách využijú a nezostáva už žiaden é na vedenie elektrického prúdu. Hovoríme, že pri takýchto podmienkach je nulová vodivosť polovodiča - viď obr. a 

Ak z vonku dodáme do materiálu také množstvo energie, ktoré dovolí é prekonať zakázané pásmo, rozbijú sa niektoré väzby v kryštálovej mriežke a vedú elektrický prúd. Vo väzbe, z ktorej sa uvoľnil é, zostáva voľné miesto nazývané diera. viď obr. b  Zaplnenie diery vo väzbe vznikne pritiahnutím niektorého voľného é, tzv. rekombinácia, alebo tak, že v dôsledku pohybu kryštálovej mriežky sa v určitom okamihu priblíži niektorý zo susedných atómov natoľko, že sa uvoľní é z niektorej jeho väzby. tento é zaplní voľné miesto vo väzbe prvého atómu, ale diera sa objaví vo väzbe iného atómu, z väzby ktorého sa odtrhol é.

Opísaný druh vodivosti sa nazýva vlastná vodivosť polovodiča.

Otázky na opakovanie:

1) Ktoré sú základné polovodičové prvky?

2) Ako dosiahneme, aby sa é uvoľnil?

3) Čo hovorí pojem "nulová vodivosť" ?

4) Kedy vznikne diera ?

5) Čo je to rekombinácia ?

6) Ako vzniká "vlastná vodivosť polovodiča"?