Примесные полупроводники. Полупроводник, который не имеет посторонних примесей, называется собственным полупроводником

Полупроводник, который не имеет посторонних примесей, называется собственным полупроводником. В полупроводниковых приборах широко применяются полупроводниковые материалы с электропроводностью п -ти-па или р -типа. В тщательно очищенный полупроводник с содержанием примесей 10^-9 – 10^-11 (% по массе) вносят соответствующую легирующую примесь. Легирующие примеси, атомы которой снабжают полупроводник свободными электронами, называются донорными. В качестве донорных примесей используются элементы 5-й группы периодической системы, такие как фосфор P, мышьяк As и сурь-ма Sb, cостоящие из пятивалентных атомов. Четыре электрона каждого из атомов введенной примеси устанавливают четыре ковалентные (парные) связи с соответствующими атомами основного полупроводника, пятый электрон остается без такой связи (рисунок 6.5).

Рисунок 6.5 Рисунок 6.6

Следовательно, этот электрон может быть легко переведен в свободное состояние и под действием приложенного напряжения принять участие в об- разовании электронного тока в полупроводнике. Основными носителями тока являются электроны, обусловливающие примесную электропроводность п -типа. Общий ток в полупроводнике равен сумме электронного и дырочного токов, но электронный ток во много раз больше дырочного.

В качестве акцепторных примесей применятся элементы 3-й группы: бор, галлий и индий. Каждый из атомов примеси установит три ковалентные связи с соответствующими атомами полупроводника: кремния или германия. Но так как у атома примеси всего три валентных электрона, он может устано-вить связи только с тремя ближайшими атомами полупроводника. Для связи с четвертым атомом полупроводника у атома примеси нет электрона. Таким образом, у нескольких атомов полупроводника будет по одному электрону без ковалентной связи. Достаточно теперь небольших внешних энергетичес- ких воздействий, чтобы эти электроны покинули свои места, образовав дыр-ки у атомов полупроводника (рисунок 6.6). Образовавшиеся дырки поз-воляют перейти на них электронам из соседних атомов, где в свою очередь новые дырки. Таким образом, образовавшаяся положительнно заряженная дырка будет переходить от одного атома полупроводника к другому, от него к следующему и т.д. Под действием приложенного напряжения это движение дырок упорядочится, т.е. в полупроводнике возникнет примесный дырочный ток основных носителей, в результате которого образуется электропро-водность р -типа.

В полупроводнике с примесной электропроводностью р -типа будет еще небольшое количество свободных электронов – неосновных носителей, следовательно, будет еще собственная электропроводность. Общий ток в полупроводнике по-прежнему буде равен сумме электронного и дырочного токов, из которых дырочный будет значительно больше электронного.

Концентрация основных носителей в легированном полупроводнике практически не зависит от температуры. Что касается концентрации неоснов- ных носителей, то она сильно зависит от температуры. Неосновные носители играют важную, но вредную роль в работе полупроводниковых приборов.

Дата добавления: 2014-01-20