Примесная проводимость полупроводников

При наличии примесей электропроводность полупроводников сильно изменяется. Например, миллионные доли мышьяка могут привести к увеличению проводимости германия при комнатной температуре в 1000 раз. Такое влияние примесей объясняется представлениями о строении полупроводников. Рассмотрим для примера примесные атомы 5-валентного мышьяка в решетке 4-ва­лентного германия (Рис. 19.2). "Лишний" пятый электрон фосфора легко отрывается от атома вследствие либо "теплового возбуждения, либо слабого внешнего поля, образуя свобод­ный электрон проводимости. Об­разование же дырки не проис­ходит. Подобные примеси, вызывающие появление электронов проводимости, называют донорными примесями, а соответствующую проводимость полупроводников - электронной или проводимостью n - типа (negative- отрицательный).

Если примесный атом имеет валентность на единицу меньшую, чем атомы кристаллической решетки, тo недостающий электрон будет захвачен из соседних мест кристалла, в соответствующем месте образуется дырка, а атом примеси превратится в отрицательный ион. Например, 3- валентный атом бора в 4 -валентной решетке кремния (рис.19.3). В этом случае электрический ток будет обус­ловлен движением дырок, а не электронов. Такие примеси, вызывающие появление дырок, называют акцепторными примесями, а проводимость полупроводников -проводимостью р-типа - дырочной (positiv - положительный).

Носители заряда, представленные в большинстве, называются основными. Если же концентрации электронов и дырок сравнимы, то проводимость называют смешанной.

В этом случае плотность тока определяют по формуле

где n_е, n_р - концентрации электронов и дырок, V_е,V_р - их дрейфовые скорости. Как правило, скорость дрейфа носителей тока обычно пропорциональна напряженности поля, и ее выражают формулой

V=UE, (I9.2)

где Е - напряженность электрического поля, U - подвижность частицы или средняя скорость движения под действием поля с напряженностью, равной единице.

Поэтому для плотности тока в полупроводнике имеем

(19.5)

Этa формула есть закон Ома для полупроводника.

Дата добавления: 2014-01-06