Електричний струм в напівпровідниках
Електричний струм в напівпровідниках - це спрямований рух дірок і електронів, на яке впливає електричне поле.
В результаті експериментів було відзначено, що електричного струму в напівпровідниках не сприяє перенесення речовини - в них не відбуваються якісь хімічні зміни. Таким чином, носіями струму в напівпровідниках можна вважати електрони.
Здатність матеріалу до формування в ньому електричного струму може бути визначена питомою електропровідністю. За даним показником провідники займають проміжну позицію між провідниками і діелектриками. Напівпровідники - це різні види мінералів, деякі метали, сульфіди металів і т.д. Електричний струм в напівпровідниках виникає через концентрацію вільних електронів, які можуть цілеспрямовано пересуватися в речовині. Порівнюючи метали і провідники, можна відзначити, що існує різниця між температурним впливом на їх провідність. Підвищення температури веде до зменшення провідності металів. У напівпровідників показник провідності збільшується. Якщо в напівпровіднику збільшиться температура, то рух вільних електронів буде більш хаотичним. Це пов`язано з підвищенням числа зіткнень. Однак в напівпровідниках, в порівнянні з металами, істотно підвищується показник концентрації вільних електронів. Дані фактори мають протилежний вплив на провідність: чим більше зіткнень, тим менше провідність, чим більше концентрація, тим вона вища. У металах немає залежності між температурою і концентрацією вільних електронів, так що зі зміною провідності при підвищенні температури тільки знижується можливість упорядкованого переміщення вільних електронів. Що стосується напівпровідників, то показник впливу підвищення концентрації вищий. Таким чином, чим більше буде рости температура, тим більшою буде провідність.
Існує взаємозв`язок між рухом носіїв заряду і таким поняттям, як електричний струм в напівпровідниках. У напівпровідниках поява носіїв зарядів характеризується різними факторами, серед яких особливо важливими є температура і чистота матеріалу. За чистоті напівпровідники діляться на домішкові і власні.
Що стосується власного провідника, то вплив домішок при певній температурі не може вважатися для них істотним. Оскільки в напівпровідниках ширина забороненої зони невелика, у власному напівпровіднику, коли температура досягає абсолютного нуля, відбувається повне заповнення валентної зони електронами. Але зона провідності є повністю вільною: в ній немає електропровідності, і вона функціонує як ідеальний діелектрик. При інших температурах існує ймовірність того, що при теплових флуктуаціях певні електрони можуть подолати потенційний бар`єр і опинитися в зоні провідності.
ефект Томсона
Принцип термоелектричного ефекту Томсона: коли пропускають електричний струм в напівпровідниках, уздовж яких існує температурний градієнт, в них, крім джоулева тепла, буде відбуватися виділення або поглинання додаткових кількостей тепла в залежності від того, в якому напрямку буде текти струм.
Недостатньо рівномірне нагрівання зразка, що має однорідну структуру, впливає на його властивості, в результаті чого речовина стає неоднорідним. Таким чином, явище Томсона є специфічним явищем Пельтьє. Єдина різниця полягає в тому, що різний не хімічний склад зразка, а неординарність температури викликає цю неоднорідність.
