Полупроводниками называются вещества, которые по своей электрической проводимостью занимают промежуточное место между металлами и изоляторами. В отличие от металлов полупроводники могут состоять из атомов связанных ковалентной связью (Ge, Si, SiC и т. д.), то есть иметь атомную кристалическую решетку.
Большое количество органических и неорганических полупроводниковых соединений также кристаллами с ионной и молекулярной решеткой (галогениды, щелочные оксиды металлов и др.). При этом ширина запрещенной зоны не более 3еВ (□ 290 кДж / моль). Понятно, что причиной таких больших значений электропроводности является наличие свободных носителей зарядов, то есть свободных электронов. Лле это еще не достаточное условие высоких ведущих свойств. С точки зрения зонной теории, это возможно при наличии в их энергетическом спектре энергетических уровней, укомплектованных электронами частично. Поэтому, несмотря на то, что в диэлектриках также электроны, свободно перемещаются, отсутствие у них таких зон делает их непровидникамы (изоляторами). Т.е. по величине запрещенной зоны все тела делят на металлы, полупроводники и диэлектрики. К диэлектриков относят тела со сравнительно широкой запрещенной зоной. При абсолютном
нули валентная зона у них укомплектована полностью, а зона проводимости-пуста. Поэтому при Т = 0, собственно, полупроводники, как и диэлектрики, имеют нулевую проводимость. При повышении Т в результате термического возбуждения электронов валентной зоны часть из них приобретает энергию, достаточную для перехода в зону проводимости. При этом на их месте в валентной зоне появляются свободные уровни, на которые, в свою очередь, могут переходить электроны, лежащие ниже валентной зоны. При приложении внешнего поля к кристаллу полупроводника в нем возникает направленное движение электронов зоны проводимости и валентной зоны. Кристалл становится проводником.
Из этого вытекают следующие выводы.
1. Проводимость полупроводника представляет собой проводимость возбуждения, т.е. она появляется только под действием внешнего фактора (Т, hv и др..)
2. Деление на полупроводники и диэлектрики условный: алмаз при комнатной температуре - диэлектрик, а при Т> 1000 ° С является полупроводником. MgO - диэлектрик в видимом диапазоне длин волн, а в ультрафиолетовом - уже полупроводник и т. д.;
3. Суммарный поток всех электронов валентной зоны, которая имеет один или несколько состояний, эквивалентные потока одной (или нескольких) частиц с положительным зарядом;
4. В металлах ток переносит электронный газ, а в полупроводниках - это электроны, которые вырываются из атомов или молекул кристаллической решетки в результате возбуждения.