Полупроводников

Собственная и примесная проводимость

Электропроводимость химически чистых полупроводников называется собственной. Электропроводность, обусловленная наличием в них примесей называется примесной. Различают электронную (n-типа) и дырочную (р–типа) проводимости. Электронная проводимость возникает при перебросе электронов из валентной зоны в зону проводимости, для чего требуется энергия не меньшая, чем ширина запрещенной зоны. С увеличением температуры растет число электронов, которые переходят из валентной зоны в зону проводимости и участвуют в электропроводности. При указанном переходе на месте покинувшего валентную зону электрона образуется избыток положительного заряда – положительная дырка, которая ведет себя как положительный заряд, равный по величине заряду электрона.

На место дырки может переместиться другой электрон, что равносильно перемещению дырки, - она появится в новом месте, откуда ушел электрон, т.е. будет перемещаться в противоположном электрону направлении (в направлении приложенного поля), обеспечивая электропроводность полупроводника и электрический ток. Типичными и наиболее распространенными полупроводниками являются Si и Ge. Собственная электропроводность полупроводника невысока и для ее увеличения в полупроводник вводят примеси. Примеси являются дополнительными поставщиками электронов и дырок в твердых телах. При замещении атома кремния в кристаллической решетке атомом фосфора, у которого на внешней оболочке 5 электронов (а у кремния – четыре), один электрон оказывается несвязанным и его легко перевести в зону проводимости, т.к. энергетический уровень донора располагается ближе к зоне проводимости (для мышьяка в кремнии = 0,054 эВ).

Примеси, дающие избыток электронов, называются донорами. Они обеспечивают проводимость n–типа (рис. 183а). При замещении атома кремния атомом бора (у бора на внешней оболочке 3 электрона) возникает недостаток одного электрона на каждый атом бора. Этот недостающий электрон заимствуется у соседнего атома Si, в результате чего появится положительная дырка. Последовательное заполнение дырок электронами эквивалентно движению дырок и приводит к проводимости полупроводника р – типа.

Такие атомы – примеси называются акцепторами (рис. 183б). Акцепторные уровни располагаются выше верхнего края валентной зоны основного кристалла (для бора в кремнии ΔЕ_n = 0,08 эВ).

Перевод электронов из заполненной валентной зоны на акцепторные уровни приводит к появлению в этой зоне положительных дырок, и валентная зона становится зоной проводимости дырок. В полупроводнике возникает дырочная примесная проводимость (р – типа).

Дата добавления: 2014-01-04