Примесная проводимость проводников.

Собственная проводимость полупроводников.

Собственным полупроводником, или же полупроводником называется идеально химически чистый полупроводник с однородной кристаллической решёткой.

Например, Ge – германий и Si – чистые полупроводники – 4-х валентны.

Кристаллическая структура полупроводника на плоскости может быть представлена следующим образом.

Рис. 1.1

Свойства полупроводников описывают на основе зонной теории проводимости.

Если электрон получил энергию, большую ширины запрещённой зоны, он разрывает ковалентную связь и становится свободным. На его месте образуется вакансия, которая имеет положительный заряд, равный по величине заряду электрона и называется дыркой. В чистом полупроводнике концентрация электронов равна концентрации дырок. Процесс образования пары зарядов электрон и дырка называется генерацией заряда.

Свободный электрон может занимать место дырки, восстанавливая ковалентную связь и при этом, излучая избыток энергии. Такой процесс называется рекомбинацией зарядов. В процессе рекомбинации и генерации зарядов дырка как бы движется в обратную сторону от направления движения электронов, поэтому дырку принято считать подвижным положительным носителем заряда. Дырки и свободные электроны, образующиеся в результате генерации носителей заряда, называются собственными носителями заряда, а проводимость полупроводника за счёт собственных носителей заряда называется собственной проводимостью проводника.

Примесная проводимость проводников.

Так как у полупроводников проводимость существенно зависит от внешних условий, в полупроводниковых приборах применяются примесные полупроводники.Если в полупроводник ввести пятивалентную примесь, то 4 валентных электрона восстанавливают ковалентные связи с атомами примеси, а пятый электрон остаётся свободным.За счёт этого концентрация свободных электронов будет превышать концентрацию дырок.

Такая примесь называется донорной примесью, а сам полупроводник называется полупроводником с электронным типом проводимости, или полупроводником n-типа.В полупроводнике n-типа электроны называются основными носителями заряда, а дырки – неосновными носителями заряда.

Рис. 1.2

При введении трёхвалентной примеси три её валентных электрона восстанавливают ковалентную связь с атомами полупроводника, а четвёртая ковалентная связь оказывается не восстановленной, т. е. имеет место дырка. В результате этого концентрация дырок будет больше концентрации электронов. Примесь, при которой концентрация дырок больше концентрации электронов называется акцепторной примесью, а сам полупроводник, называется полупроводником с дырочным типом проводимости, или полупроводником p-типа.

В полупроводнике p-типа дырки называются основными носителями заряда, а электроны – неосновными носителями заряда.