Cтраница 3
Квантовая теория твердого тела показывает, что в то время как поведение электронов, находящихся вблизи дна зоны проводимости, можно приближенно описать как движение отрицательно заряженных частиц идеального газа с положительной массой, в общем случае отличной от массы свободного электрона, поведение электронов, блуждающих по уровням верхней части зоны ( любой, а но только валентной. Это коренное отличие заключается в том, что электроны, блуждающие в верхней части зоны, ускоряются электрическим полем в направлении, обратном направлению ускорения электронов, блуждающих в нижней части зоны. Пытаясь интерпретировать это положение чисто логически, с помощью представлений классической физики, мы должны были бы приписать этим аномальным электронам отрицательную массу. В современной электронной теории кристаллов такого парадоксального положения не возникает, так как отрицательный знак приписывается но истинной массе электрона, а его эффективной массе, которая, по смыслу своего определения в теории, может отличаться от истинной массы как по величине, так и по знаку. Введение понятия эффективной массы носителя тока дает возможность описывать его движение в кристалле как свободное движение заряженной ча стицы, не учитывая в уравнении движения периодическое поле кристалла. [31]
Теоретическое определение величины удельной электропроводности полупроводника является задачей, настолько сложной, что ее решение еще ни разу не было проведено до конца ни для одного конкретного полупроводника. Имеются, правда, теоретические работы, в которых определяется втирина запретной зоны в кристаллах алмаза, кремния, германия и некоторых других проводников, однако результаты этих вычислений еще недостаточно удовлетворительно согласуются с опытными данными. Сведения о других величинах, определяющих электропроводность, ( о подиижностях и об эффективных массах носителей тока) мы получаем пока только из опытных данных. Для определения эффективной массы т в настоящее время существует 8 независимых методов, однако результаты, получаемые при исследовании одного и того жевещества различными методами, большей частью не совпадают, иногда даже по по рядку величины. Объясняется это как несовершенством теории, определяющей связь эффективной массы с экспериментально измеряемыми величинами, так и сложным характером этой величины. Для изученных в настоящее время полупроводников диапазон значений эффективных масс носителей тока заключен в пределах от нескольких единиц до сотых долей истинной массы электрона. Наиболее полные и достоверные сведения об эффективной массе, которая может иметь различные значения по различным направлениям кристалла, дает метод диамагнитного ( циклотронного) резонанса. Мы не можем останавливаться здесь на объяснении этого метода, так как это не связано непосредственно с интересующим нас сейчас вопросом о температурной зависимости электропроводности. [32]