Собственная и примесная проводимость полупроводников

Существенным отличием полупроводника от металла является двойственная природа носителей тока в полупроводнике. Кроме появления электронов в зоне проводимости появляются вакантные места и в валентной зоне – дырки. На вакантные места в валентной зоне могут переходить другие электроны этой зоны. Появление дырки эквивалентно появлению в данном месте положительного заряда. Дырки могут перемещаться как положительные заряды. Т.о. в полупроводнике электрический ток обеспечивается как движением электронов проводимости так и движением дырок.

Полупроводник, у которого имеется равное количество носителей заряда – электронов и дырок – называется собственной проводимостью полупроводников.

Для возникновения собственной проводимости чистого полупроводника необходимо перебросить электроны из валентной зоны в зону проводимости. Для этого необходимо затратить энергию, которая называется энергией активации собственной проводимости и определяется шириной запрещенной зоны. Зависимость электропроводимости полупроводников в этом случае выражается формулой:

,

где b₊ и b_- - подвижность дырок и электронов.

Кроме проводников с собственной проводимостью существуют и примесные полупроводники. Наличие примеси меняет свойства полупроводника двояко. Одни примеси отдают электроны – доноры, другие присоединяют себе электроны – акцепторы. Наличие примеси ведет к появлению в запрещенной зоне отдельных разрешенных уровней. Донорные уровни располагаются вблизи зоны проводимости, а акцепторные вблизи валентной зоны. При наличии донорной примеси полупроводник приобретает преимущественно электронную проводимость, при наличии акцепторной примеси – преимущественно дырочную. Это происходит вследствие того, что при наличии донорного уровня вблизи зоны проводимости она обогащается электронами за счет атома донора. Атом донора, отдав лишний электрон, становистя положительным ионом. Расположение акцепторного уровня вблизи валентной зоны ведет к тому, что из заполненной зоны электроны переходят на акцепторный уровень. Эти электроны превращают атомы акцепторов в отрицательные ионы, а на масте электрона в заполненной зоне образуется дырка.

Полупроводник с донорной примесью называется полупроводником n-типа, а полупроводник с акцепторной примесью - полупроводником p-типа.

Дата добавления: 2014-01-07