4. Pamatpusvadītāji

Pusvadītāji ir liela materiālu grupa, kurai pretestība ir lielāka nekā vadītājiem, bet mazāka nekā dielektriķiem. Savukārt, pusvadītāju vadītspēja ir lielāka nekā dielektriķiem, bet mazāka nekā vadītājiem.

Aplūko tabulu ar dažādu materiālu īpatnējām pretestībām $\mathrm{\rho },\mathrm{\Omega }\cdot m$!

 

Vadītāji	Pusvadītāji	Dielektriķi
sudrabs $\mathrm{1,6}\cdot {10}^{-8}$	germānijs $\mathrm{0,5}$	koksne ${10}^8÷{10}^{11}$
varš $\mathrm{1,7}\cdot {10}^{-8}$	asins $\mathrm{1,5}$	stikls ${10}^{10}÷{10}^{14}$
tērauds $\mathrm{1,5}\cdot {10}^{-7}$	tauki $25$	dzintars ${5\cdot 10}^{17}$
nihroms $\mathrm{1,1}\cdot {10}^{-6}$	silīcijs $2300$	kvarcs ${\mathrm{7,}5\cdot 10}^{17}$

 

Pusvadītājiem un metāliem elektrisko īpašību atkarība no temperatūras ir pretēja. Pieaugot temperatūrai, metālu īpatnējā pretestība kļūst lielāka, bet pusvadītājiem tā strauji samazinās.

 

Pusvadītāju īpatnējās pretestībai samazinoties, pieaug vadītspēja. 

Istabas temperatūrā pamatpusvadītāju elektrovadītspēja ir zema, jo vielā ir ļoti maz brīvo lādiņnesēju (elektroni ir saistīti atomu elektronu čaulās).

Piemēram, katram germānija atomam (ceturtās grupas elementam), ārējā elektronu čaulā ir četri valences elektroni. Blakus esošo atomu valences elektroni kļūst kopīgi.

 

 

Tādēļ istabas temperatūra germānijs ir dielektriķis. Sildot pusvadītāju, vairākas saites saraujas, un brīvo lādiņnesēju koncentrācija pieaug. Tāpēc palielinās elektrovadītspēja un samazinās īpatnējā elektriskā pretestība. 

 

No kaimiņatoma uz caurumu var pārvietoties saiti veidojošs elektrons, tad caurums ir radies blakus atomā. Tā turpinoties, pusvadītājā notiek caurumu kustība. Tāpēc pusvadītājiem piemīt divas vadītspējas — elektronu un caurumu vadītspēja.

Pusvadītāji ir elektriski neitrāli, jo brīvo elektronu koncentrācija ir vienāda ar caurumu koncentrāciju.

Ja pusvadītāju ievietot ārējā elektriskā laukā, tad sākas gan elektronu, gan caurumu virzītā kustība.

 

 

Pilnā strāva ir gan elektronu, gan caurumu radīto strāvu summa. Saka, ka tīram pusvadītājam piemīt elektronvadītspēja un caurumvadītspēja.