Основные термины:
Свободные электроны - электроны, которые не связаны с конкретными атомами и могут свободно перемещаться по кристаллической решетке полупроводника, участвуя в электрическом токе.
Дырки - виртуальные положительные заряды, возникающие в полупроводниках при отсутствии электрона в валентной зоне. Дырка может перемещаться по решетке, когда соседние электроны заполняют её место, создавая иллюзию движения положительного заряда.
Проводимость полупроводника - способность полупроводника проводить электрический ток, которая может быть собственной или примесной.
Собственная проводимость - проводимость чистого полупроводника, обусловленная внутренними свойствами материала без добавления примесей. В таком полупроводнике количество электронов и дырок равно и обусловлено температурой.
Примесная проводимость - проводимость полупроводника, улучшенная за счет добавления атомов примеси, которые изменяют электронную концентрацию за счет донорных или акцепторных уровней.
Электронные полупроводники - другое название для полупроводников \(n\)-типа, где преобладающими носителями заряда являются свободные электроны.
Дырочные полупроводники - другое название для полупроводников \(p\)-типа, где преобладающими носителями заряда являются дырки.
Полупроводники \(n\)-типа - тип полупроводников, в которых преобладает концентрация свободных электронов по сравнению с дырками. Это достигается введением донорных примесей, которые отдают дополнительные электроны в зону проводимости.
Полупроводники \(p\)-типа - тип полупроводников, в которых преобладает концентрация дырок по сравнению со свободными электронами. Это достигается введением акцепторных примесей, которые захватывают электроны, увеличивая количество дырок.
Донорные примеси - атомы, которые вводятся в полупроводник и имеют больше валентных электронов, чем атомы базового полупроводника. Эти дополнительные электроны могут легко переходить в зону проводимости, увеличивая количество носителей заряда типа \(n\).
Акцепторные примеси - атомы, которые вводятся в полупроводник и имеют меньше валентных электронов, чем атомы базового полупроводника. Такие атомы могут принимать электроны, оставляя после себя дырки в валентной зоне. Это способствует увеличению количества носителей заряда типа \(p\).
Зона проводимости - энергетический уровень в полупроводниках, на котором электроны могут свободно перемещаться, участвуя в электрическом токе. Электроны на этом уровне не связаны с определёнными атомами и могут легко перемещаться по кристаллу.
Валентная зона - энергетический уровень в полупроводниках, на котором располагаются валентные электроны, связывающие атомы в кристаллической решётке. Эти электроны обеспечивают химические связи между атомами.
Запрещённая зона - энергетический промежуток между валентной зоной и зоной проводимости в полупроводниках. Ширина запрещенной зоны определяет электрические свойства полупроводника: чем она меньше, тем легче электронам переходить из валентной зоны в зону проводимости, участвуя в электрическом токе.
p-n переход - граница между областями \(p\)-типа и \(n\)-типа в полупроводниковом диоде. В этой области происходит диффузия электронов и дырок, в результате чего формируется область с обедненным зарядом, которая влияет на электрические свойства диода.
Прямое и обратное смещение \(p-n\) перехода - прямое смещение возникает, когда внешнее напряжение прикладывается к \(p-n\) переходу таким образом, что оно способствует движению носителей заряда через переход, увеличивая ток. Обратное смещение, наоборот, препятствует движению носителей заряда, снижая ток через переход.