Примесная проводимость полупроводников

Наличие примесей существенно изменяет проводимость полупроводника. В зависимости от того, атомы какого вещества будут введены в кристалл, можно получить преобладание избыточных электронов или дырок, т.е. получить полупроводник с электронной или дырочной проводимостью. Если в кристалл германия добавить примесь элементов III или IV группы таблицы Менделеева, то такой полупроводник называется примесным. Примесные полупроводники обладают значительно большей проводимостью по сравнению с полупроводниками с собственной проводимостью.

Проводимость, вызванная присутствием в кристалле полупроводника примесей из атомов с иной валентностью, называется примесной. Примести, вызывающие в полупроводнике увеличение свободных электронов, называются донорными, а вызывающие увеличение дырок – акцепторными.

При внесении в предварительно очищенный германий примеси пятивалентного элемента (например, мышьяка) атомы примеси замещают в узлах кристаллической решетки атомы германия. При этом четыре валентных электрона атома мышьяка, объединившись с четырьмя электронами соседних атомов германия, налаживают тетраэдрическую систему ковалентных связей, пятый валентный электрон оказывается избыточным.

Полупроводники, электропроводность которых повысилась благодаря образованию избытка свободных электронов при введении примеси, называются полупроводниками с электронной проводимостью, или сокращенно полупро-водниками типа n.

Введение в четырехвалентный полупроводник трехвалентного элемента, например индия, приводит, наоборот, к избытку дырок над свободными электронами. В этом случае ковалентные связи не будут полностью завершены и образовавшиеся дырки могут перемещаться по кристаллу, создавая дырочную проводимость.

Полупроводники, электропроводность которых обуславливается в основном движением дырок, называются полупроводниками с дырочной проводимостью или сокращенно полупроводниками типа p.

Электроны, составляющие подавляющее большинство подвижных носителей заряда в полупроводниках n-типа, называются основными носителями заряда, а дырки – неосновными.

В полупроводниках p-типа, дырки являются основными носителями заряда, а электроны – неосновными.

Для того чтобы примесная проводимость преобладала над собственной, концентрация атомов донорной примеси N_д или акцепторной примеси N_А должна превышать концентрацию собственных носителей заряда, равную n_i = p_i. Практически при изготовлении примесных полупроводников величины N_д или N_А всегда во много раз превышают n_i и p_i. Например, для германия в 1000 раз больше концентрации собственных носителей.

Дата добавления: 2016-12-27; просмотров: 1641;