Основные физико-химические свойства железа и низкоуглеродистой стали, общие сведения о методе получения, основные области применения.

Для упрощения описания ансамбля из большого числа электронов в почти заполненной валентной зоне часто оказывается более удобным следить за имеющимися вакансиями, рассматривая их как некоторые гипотетические частицы - дырки (простым гидромеханическим аналогом дырки может служить пузырек в стакане с газированным напитком). Не являющиеся реальными объектами природы дырки, часто обладают весьма экзотическими свойствами. Так их эффективная масса не обязательно должна выражаться положительным числом, а зачастую оказывается тензорной величиной. Наряду с фотонами дырки представляют собой квазичастицы, вводимые в теорию на основе аналогий с формулами, описывающими поведение реальных объектов. Подобно положительным частицам дырки ускоряются электрическим полем и вносят свой вклад в проводимость полупроводниковых кристаллов.

Отметим, что электроны проводимости так же являются квазичастицами. С точки зрения квантовой механики все электроны кристалла являются принципиально неразличимыми, что делает бессмысленными попытки ответа на вопрос, какой именно электрон перешел в зону проводимости. Электрический ток в кристалле обусловлен весьма сложным поведением всех без исключения имеющихся в нем электронов. Однако описывающие это поведение уравнения обнаруживают близкое сходство с уравнениями движения лишь очень небольшого числа заряженных частиц - электронов и дырок.

Наряду с полупроводниками с собственной проводимостью существуют примесные полупроводники. Последние получают внедрением в кристаллы собственных полупроводников (состоящих из атомов четырехвалентных элементов) примесей из трех или пяти валентных атомов (донорные и акцепторные примеси соответственно). Из-за малых концентраций атомов примесей их энергетически уровня в зоны не расщепляются. В результате оказывающиеся на примесных уровнях электроны и дырки не обладают подвижностью. С точки зрения энергетической схемы не участвующий в образовании валентных связей пятый электрон атома донорной примеси оказывается на уровне в непосредственной близости от зоны проводимости и легко переходит в эту зону. Образующаяся при этом дырка оказывается локализованной вблизи атома примеси. Т.о. в примесных полупроводниках донорного типа преимущественно реализуется электроный характер проводимости. В полупроводниках с акцепторной примесью ситуация оказывается точно противоположной. Атом третьей группы захватывает недостающий для образования химической связи электрон у четырехвалентных соседей. В результате в валентной зоне возникают подвижные дырки, являющиеся носителями зарядов в таких системах.

При контакте примесных полупроводников с электронной и дырочной проводимостью возникает пограничный слой, обладающий выпрямительными свойствами - т.н. p-n - переход. В настоящее время полупроводниковые выпрямители практически вытеснили их электровакуумные аналоги.

Два p-n - перехода, разделенных узким полупроводниковым промежутком с примесной проводимостью образуют транзистор - простейшую полупроводниковую структуру, обладающую усилительными свойствами.