Уравнение электронейтральности

Генерация носителей заряда в полупроводнике при отсутствии внешнего воздействия происходит в результате теплового возбуждения электронов из валентной зоны в зону проводимости, с уровня донора в зону проводимости и из валентной зоны на уровень акцептора. При этом в зоне проводимости появляются свободные электроны, а в валентной зоне дырки (рис.3.17).

Действие двух противоположных процессов – генерации и рекомбинации носителей заряда – приводит к установлению равновесной концентрации электронов и дырок – n₀ и р₀ в кристалле полупроводника. Наступает состояние теплового равновесия.

В процессе генерации свободных носителей заряда в полупроводнике всегда происходит образование заряда противоположного знака.

Из сказанного следует, что суммарный заряд всех заряженных частиц кристалла полупроводника должен быть равен нулю, то есть полупроводник в целом является электрически нейтральным. Условие электронейтральности можно выразить следующим соотношением:

, (3.8)

где n₀ и р₀ – равновесные концентрации электронов в зоне проводимости и дырок в валентной зоне; и - концентрации однократно ионизированных атомов акцептора и донора.