Вопрос 3

Рисунок 6– замещение в узле решетки атома германия атомом мышьяка

Рисунок 7 – энергетическая диаграмма полупроводникового кристалла с электронной электропроводностью

1 – зона проводимости; 2 –примесная зона; 3- запрещенная зона; 4 – валентная зона

На рисунке 6 изображена кристаллическая решетка с внедренным атомом примеси пятивалентного мышьяка. 4 электрона валентной оболочки атома мышьяка образуют прочные ковалентные связи с 4-мя соседними атомами германия, а пятый валентный электрон мышьяка оказывается «лишним». Размер орбиты, по которой он вращается вокруг ядра атома мышьяка, увеличивается в десятки раз, а связь его с ядром резко уменьшается. Расчеты показывают, что в рассматриваемом примере энергия, необходимая для отрыва лишнего электрона от атома мышьяка, составляет приблизительно 0,05 эВ. Учитывая, что ширина запрещенной зоны германия несколько превышает 1эВ, можно понять, что энергетический уровень электрона мышьяка расположен рядом с зоной проводимости кристалла.

Благодаря близости примесных уровней к зоне проводимости, уже при незначительных температурах большая часть электронов примесной зоны переходит в зону проводимости и почти все примесные атомы оказываются ионизированными. Ионы примесных атомов связаны кристаллической решеткой и не могут перемещаться под действием внешнего электрического поля. Таким образом, в самих атомам примеси при этом дырки не образуются (дырка, как и электрон, перемещается под действием внешнего электрического поля, а потому является подвижным носителем заряда). Таким образом, в рассмотренном случае прохождения тока через кристалл обеспечивается электронами. Электропроводность кристалла называется электронной, а примесь, поставляющая электроны в зону проводимости называется донорной.

Пятивалентная донорная примесь в 4-хвалентном кристалле создает электронную электропроводность

Дата добавления: 2014-01-07