Вырожденные полупроводники

Вы́рожденные полупроводники́, полупроводники с большой концентрацией носителей заряда (электронов проводимости и дырок), распределение которых по энергиям описывается статистикой Ферми – Дирака. Уровень Ферми в вырожденных полупроводниках расположен либо внутри зоны проводимости или валентной зоны, либо в непосредственной близости от краёв этих зон (на расстоянии порядка ${\displaystyle {\boldsymbol {k}}{T}}$, где ${\displaystyle {\boldsymbol {k}}}$ – постоянная Больцмана, ${\displaystyle {T}}$ – абсолютная температура) в запрещённой зоне. Собственные полупроводники (полупроводники с собственной проводимостью, обусловленной собственными электронами атомов данного вещества) становятся вырожденными при высоких температурах, когда ${\displaystyle {\boldsymbol {k}}{T}}$ сравнимо с шириной запрещённой зоны. В собственных полупроводниках, обладающих узкой запрещённой зоной (${\displaystyle {\text{HgSe}},{\text{HgTe}}}$), вырождение носителей заряда происходит уже при комнатной температуре. В примесных полупроводниках (их проводимость обусловлена электронами и дырками примесных атомов) носители заряда становятся вырожденными при высоких концентрациях донорной (акцепторной) примеси. Возможно вырождение и неравновесных носителей заряда, возникающих, например, при их инжекции или интенсивном оптическом возбуждении.

Вырождение носителей заряда наиболее заметно проявляется в кинетических эффектах, обусловленных тепловым разбросом в распределении носителей по энергиям. К ним относятся магниторезистивный эффект (Магнитосопротивление), Пельтье эффект, Нернста эффект, Эттингсхаузена эффект и др. в полупроводниках с изотропным энергетическим спектром. Вырожденные полупроводники используются в туннельных диодах и инжекционных лазерах.