Что такое примесная электропроводность полупроводников?





При наличии примесей в полупроводнике возникает примесная проводимость.

Необходимым условием резкого уменьшения удельного сопротивления полупроводника при введении примесей является отличие валентности атомов примеси от валентности основных атомов кристалла.

Различают два типа примесей – донорного и акцепторного типа.

1. Донорные примеси - в кристалл полупроводника вводится примесь с большей валентностью.

Например, в кристалл кремния с четырехвалентными атомами введены пятивалентные атомы сурьмы (Sb).

На рисунке показан пятивалентный атом сурьмы, оказавшийся в узле кристаллической решетки кремния. Четыре валентных электрона атома сурьмы включены в образование ковалентных связей с четырьмя соседними атомами кремния. Пятый валентный электрон оказался лишним; он легко отрывается от атома сурьмы и становится свободным. Атом, потерявший электрон, превращается в положительный ион, расположенный в узле кристаллической решетки. Примесь из атомов с валентностью, превышающей валентность основных атомов полупроводникового кристалла, называетсядонорской примесью. В результате ее введения в кристалле появляется значительное число свободных электронов. Это приводит к резкому уменьшению удельного сопротивления полупроводника – в тысячи и даже миллионы раз. Удельное сопротивление проводника с большим содержанием примесей может приближаться к удельному сопротивлению металлического проводника.

В кристалле кремния с примесью сурьмы есть электроны и дырки, ответственные за собственную проводимость кристалла. Но основным типом носителей свободного заряда являются электроны, оторвавшиеся от атомов сурьмы. В таком кристалле nn >> np.

Проводимость, при которой основными носителями свободного заряда являются электроны, называется электроннойи обозначается буквой n (негативная, отрицательная проводимость).

Полупроводник, обладающий электронной проводимостью, называется полупроводником n-типа.

2. Акцепторные примеси - в кристалл полупроводника введена примесь с меньшей валентностью.

Например, в кристалл кремния введены трехвалентные атомы индия (In).

На рисунке показан атом индия, который создал с помощью своих валентных электронов ковалентные связи лишь с тремя соседними атомами кремния. На образование связи с четвертым атомом кремния у атома индия нет электрона. Этот недостающий электрон может быть захвачен атомом индия из ковалентной связи соседних атомов кремния. В этом случае атом индия превращается в отрицательный ион, расположенный в узле кристаллической решетки, а в ковалентной связи соседних атомов образуется вакансия - дырка. Примесь из атомов с валентностью меньшей, чем валентность основных атомов полупроводникового кристалла, способных захватывать электроны, называется акцепторной примесью.

В результате введения акцепторной примеси в кристалле разрывается множество ковалентных связей и образуются вакантные места (дырки). На эти места могут перескакивать электроны из соседних ковалентных связей, что приводит к хаотическому блужданию дырок по кристаллу.

Наличие акцепторной примеси резко снижает удельное сопротивление полупроводника за счет появления большого числа свободных дырок. Концентрация дырок в полупроводнике с акцепторной примесью значительно превышает концентрацию электронов, которые возникли из-за механизма собственной электропроводности полупроводника: np >> nn.

Проводимость, при которой основными носителями свободного заряда являются дырки, называется дырочной проводимостьюи обозначается буквой р (позитивный, положительный тип проводимости).

Полупроводник с дырочной проводимостью называется полупроводником p-типа.

Следует подчеркнуть, что дырочная проводимость в действительности обусловлена перемещением по вакансиям от одного атома германия к другому электронов, которые осуществляют ковалентную связь.





Читайте также:
Основные идеи славянофильства: Славянофилы в своей трактовке русской истории исходили из православия как начала...
Обучение и проверка знаний по охране труда на ЖД предприятии: Вредный производственный фактор – воздействие, которого...
Образование Киргизкой (Казахской) АССР: Предметом изучения Современной истории Казахстана являются ...
Методы исследования в анатомии и физиологии: Гиппократ около 460- около 370гг. до н.э. ученый изучал...

Рекомендуемые страницы:



Вам нужно быстро и легко написать вашу работу? Тогда вам сюда...

Поиск по сайту

©2015-2021 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2017-04-20 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту:

Мы поможем в написании ваших работ! Мы поможем в написании ваших работ! Мы поможем в написании ваших работ!
Обратная связь
0.011 с.