Przewodnictwo samoistne

Przewodnictwo samoistne – przewodnictwo elektryczne w gazach lub w półprzewodnikach, występujące w sytuacji gdy nie występują zakłócenia ośrodka.

Gazy

W gazach przewodnictwo samoistne występuje, gdy brak jest czynnika jonizującego. Przy odpowiednio wysokim polu elektrycznym w gazie następuje wyładowanie samoistne, np. jarzeniowe, iskrowe lub łukowe.

Półprzewodniki

W półprzewodnikach przewodnictwo samoistne ma miejsce, gdy brak jest zanieczyszczeń i domieszek. Uzyskanie czystego półprzewodnika samoistnego jest praktycznie niemożliwe, gdyż w każdym materiale zawsze są obecne zanieczyszczenia. Przepływ prądu w czystym półprzewodniku możliwy jest dzięki termicznemu wzbudzeniu elektronów z pasma walencyjnego do pasma przewodnictwa; równocześnie w pasmie walencyjnym powstaje taka sama liczba dziur. Na całkowity prąd płynący przez półprzewodnik składa się prąd elektronowy i dziurowy. Ponieważ ruchliwość elektronów jest większa od ruchliwości dziur, udział prądu elektronowego w prądzie całkowitym jest większy niż prądu dziurowego.

Zależność przewodnictwa właściwego samoistnego od temperatury przedstawia równanie:

$\sigma =\alpha (u_{\mathrm {n} }+u_{\mathrm {p} })e^{\frac {-\epsilon _{\mathrm {g} }}{2kT}}$

gdzie $\alpha$ – współczynnik proporcjonalności

$u_{\mathrm {n} }$ – ruchliwość elektronów w pasmie przewodnictwa

$u_{\mathrm {p} }$ – ruchliwość dziur w pasmie walencyjnym

$\epsilon _{\mathrm {g} }$ – energia powstania pary elektron–dziura

$k$ – stała Boltzmanna

$T$ – temperatura bezwzględna

Przewodnictwo samoistne jest znacznie słabsze od przewodnictwa domieszkowego, a obecność nawet bardzo małej ilości domieszki silnie zwiększa przewodnictwo, np. po wprowadzeniu boru do krzemu w stosunku 1:100 000 przewodnictwo wzrasta ok. 1000 ×.