CUPRINS

cu creşterea temperaturii reprezintă procesul de scădere a rezistivităţii electrice a semiconductorului în
funcţie de temperatură, aşa cum se vede în fig.6.1.b). Din această cauză semiconductorii se deosebesc
fundamental de conductori.
6.2. Semiconductori
Semiconductori intrinseci (puri). Siliciul şi germaniul sunt elemente din grupa a patra a sistemului
periodic, având câte patru electroni pe învelişul exterior, numit şi strat de valenţă. Creşterea cristalelor
semiconductoare se realizează prin difertite metode, una din cele mai răspândite fiind solidificarea prin
tragere lentă din topitură (cu viteze de tragere de 5-10 mm/h), utilizând un germene de cristal, care
constituie "matriţa" de aranjare a atomilor la interfaţa lichid- solid.
Dacă analizăm structura unui cristal de Si pur, vom observa că prin realizarea legăturilor covalente atomii
sunt astfel aşezaţi încât fiecare atom de Si este înconjurat de patru atomi vecini de Si, cu fiecare având în
comun câte un electron de valenţă. Astfel structura de pe stratul exterior al fiecărui atom de Si este una de
octet, adică fiecare atom de Si se comportă ca şi cum ar avea el singur toţi cei opt electroni pe stratul de
valenţă, deşi ai lui sunt doar patru. Reamintim că o structură cu un număr de opt electroni pe ultimul strat
îi conferă atomului o stabilitate deosebită.
Dacă printr-un procedeu oarecare, de exemplu prin încălzirea cristalului, se rup unele din legăturile
covalente, atunci se crează electroni liberi şi goluri, în număr egal, deoarece fiecărei legături rupte îi
corespunde un electron de conducţie şi un gol. Semiconductorii puri, sau intrinseci, se caracterizează prin
egalitatea numărului de purtători de sarcină electrică negativă şi pozitivă. Această egalitate se păstrează şi
la nivel de concentraţii volumice de sarcină electrică (n i = n e = n p ). Întrucât la temperaturi obişnuite
numai o parte din electronii de valenţă sunt liberi să participe la conducţia electrică, conductivitatea
semiconductorilor puri este redusă. Conducţia electrică din semiconductorii puri se numeşte conducţie
intrinsecă.
Semiconductori cu impurităţi. Pentru a mări conductivitatea electrică a semiconductorilor se realizează
cristale covalente în care se introduc impurităţi în procesul de solidificare. Să considerăm că în topitura
de germaniu (grupa a IV-a) se intoduc atomi de arseniu (grupa a V-a). Se solidifică amestecul şi se obţine
un cristal semiconductor de Ge impurificat sau extrinsec. Atomii de As au cinci electroni de valenţă, el
fiind un element din grupa a V-a (pentavalent). În structura cristalină care se formează un atom de arseniu
poate ocupa un loc al unui atom de germaniu. Atomul de As va forma cu patru din atomii de Ge cei mai
apropiaţi câte o legătură covalentă, comportându-se, din acest punct de vedere, ca un atom de Ge. Cel del
cincilea electron al atomului de As nu va mai fi "legat" de nici un vecin, el rămând foarte slab legat de
atomul de As. Acest electron devine electron liber chiar la temperatura camerei. Golul ce-i corespunde nu
poate deveni gol de conducţie, deoarece se află în nucleul de As. Astfel, de la fiecare atom de impuritate
pentavalentă se crează câte un electron de conducţie. Concentraţia de impurităţi poate ajunge până la un
157