Если кристалл полупроводника содержит примеси, то его электропроводность осуществляется главным образом за счет движения зарядов одного знака — электронов или дырок.
Примеси, вызывающие в полупроводнике преобладание числа электронов над числом дырок, т. е. обусловливающие в основном электронную проводимость, называются донорными. Для германия, кремния и других элементов, атомы которых имеют четыре валентных электрона, донорными примесями являются все элементы с атомами, содержащими пять валентных электронов: фосфор (Р), ванадий (V), мышьяк (As), сурьма (Sb) и др. Практически в качестве донорной примеси германия обычно применяют сурьму или мышьяк.
Атом донорной примеси в германии.
На рисунке схематически показана часть кристаллической решетки германия с атомом донорной примеси — мышьяка. Четыре валентных электрона атома мышьяка образуют заполненные связи с четырьмя соседними атомами германия. Пятый электрон мышьяка остается «лишним», некомплектным. Этот «лишний» электрон очень слабо связан с атомом мышьяка и может быть сравнительно легко от него оторван. При комнатной температуре практически все «лишние» электроны оторваны от атомов мышьяка и участвуют в процессах электропроводности. Возникновение этих свободных электронов не привело к появлению дырок, так как все ковалентные связи атомов мышьяка с атомами германия заполнены. Таким образом, в германии с примесью мышьяка число свободных электронов всегда превышает число дырок и электропроводность осуществляется в основном за счет движения свободных электронов. В этих условиях электроны являются основными носителями заряда, а дырки — неосновными. Полупроводники, у которых основными носителями заряда являются электроны, называют полупроводниками типа п.
Примеси, вызывающие в полупроводнике преобладание числа дырок над числом электронов, т. е. обусловливающие в основном дырочную проводимость, называются акцепторными. Для германия, кремния и других элементов, атомы которых имеют четыре валентных электрона, акцепторными примесями являются все элементы с атомам и, содержащими три валентных электрона: бор (В), алюминий (А1), галлий (Ga), индий (In) и др. Практически в качестве акцепторной примеси германия обычно применяют индий, а кремния — алюминий.
Атом акцепторной примеси в германии.
На рисунке схематически показана часть кристаллической решетки германия с атомом акцепторной примеси — индия. Три валентных электрона атома индия образуют заполненные связи с тремя соседними атомами германия. Но одна связь с одним из четырех соседних атомов германия остается незаполненной, так как для нее в атоме индия не хватает одного электрона. Поэтому в одной из ковалентных связей создается дырка. В эту дырку может перескочить электрон из соседнего атома германия, в котором в свою очередь появится дырка, и т. д. Таким образом, в германии с примесью индия число дырок всегда превышает число свободных электронов и электропроводность осуществляется в основном за счет перемещения дырок. В этих условиях дырки являются основными носителями заряда, а электроны — неосновными. Полупроводники, у которых основные носители заряда дырки, называются полупроводниками типа р.
Контакты полупроводников с электропроводностью разного типа обладают выпрямительными свойствами, что позволяет использовать их для изготовления диодов и триодов.
Комментариев нет коммент.