Электричество и магнетизм. Часть 1. Миловидова С.Д - 63 стр.

UptoLike

63
чистого вещества .
Все примесные полупроводники по характеру проводимости делятся
на два вида: n-типа и p-типа в зависимости от валентности примеси.
Рассмотрим два примера .
Пусть в кристалле германия имеется в виде примеси атом сурьмы.
Атом германия четырехвалентен и имеет на внешней электронной
оболочке четыре электрона. Валентность сурьмы равна пяти. Поэтому
замена атома германия атомом сурьмы приводит к появлению
избыточного электрона. Таким образом , атомы сурьмы добавляют в
решетку германия избыточные электроны. Полупроводники, проводимость
которых обусловлена избыточными электронами, называются
полупроводниками n-типа .
Примесные атомы с валентностью , превышающей валентность
атомов решетки, называются донорными (донорами). С точки зрения
зонной теории, энергетические уровни валентных электронов таких
примесей лежат в запрещенной зоне вблизи нижнего края зоны
проводимости (пунктирный уровень рис.2а ).
Примером полупроводников с проводимостью иного типа может
служить тот же кристалл германия, но с примесью бора . Атом бора
трехвалентен . Вследствие структуры кристаллической решетки германия,
обусловленной четырьмя валентными связями, атом бора захватывает
один электрон у соседнего атома германия. Последний, в свою
очередь,может захватить электрон у другого атома германия и т.д . Такое
последовательное перескакивание электронов, очевидно, эквивалентно
движению в
противоположную сторону
положительного заряда,
равного по величине заряду
электрона. Дело обстоит так,
будто перемещается место
электрона” положительно
заряженная дырка”.
Полупроводники,
проводимость которых
вызывается наличием дырок”
( дырочная проводимость),
называются
полупроводниками p-типа .
Примесные атомы,
валентность которых меньше
валентности атомов
кристалла , называются
акцепторными
(акцепторами), т.к. они
захватывают электроны. С
а
)
б
)
в
)
Рис.3
                                              63
чистого вещ ест ва .
        В се прим есн ые полу провод н ики по х а ра кт еру провод им ости д елят ся
н а д ва вид а : n-т ипа и p-т ипа в за висим ост и от ва лен тн ости прим еси.
Ра ссм от рим д ва прим ера .
        Пу ст ь в крист а лле герм а н ия им еет ся в вид е прим еси а том су рь м ы.
Атом       герм а н ия чет ырех ва лен тен и им еет н а вн ешн ей элект рон н ой
об олочке четыре элект рон а . В а лен т н ост ь су рь м ы ра вн а пят и. Поэтом у
за м ен а а т ом а герм а н ия а том ом су рь м ы привод ит к появлен ию
изб ыт очн ого электрон а . Т а ким об ра зом , а т ом ы су рь м ы д об а вляю т в
решет ку герм а н ия изб ыточн ые элект рон ы. Полу провод н ики, провод им ост ь
кот орых об у словлен а           изб ыточн ым и          элект рон а м и, н а зыва ю т ся
полу провод н ика м и n-т ипа .
        Прим есн ые а том ы с ва лен тн ост ь ю , превыша ю щ ей ва лен т н ост ь
а т ом ов решет ки, н а зыва ю т ся д он орн ым и (д он ора м и). С т очки зрен ия
зон н ой т еории, эн ергетические у ровн и ва лен тн ых элект рон ов т а ких
прим есей леж а т в за прещ ен н ой зон е вб лизи н иж н его кра я зон ы
провод им ост и (пу н кт ирн ый у ровен ь рис.2а ).
        Прим ером полу провод н иков с провод им ост ь ю ин ого типа м ож ет
слу ж ит ь т от ж е крист а лл герм а н ия, н о с прим есь ю б ора . Ат ом б ора
т рех ва лен т ен . В след ст вие стру кт у ры криста ллической решет ки герм а н ия,
об у словлен н ой четырь м я ва лен тн ым и связям и, а том б ора за х ва т ыва ет
од ин элект рон у сосед н его а т ом а герм а н ия. Послед н ий, в свою
очеред ь ,м ож ет за х ва т ит ь элект рон у д ру гого а т ом а герм а н ия и т .д . Т а кое
послед ова т ель н ое “переска кива н ие ” элект рон ов, очевид н о, эквива лен тн о
                                                      д виж ен ию                            в
                                                      прот ивополож н у ю           ст орон у
                                                      полож ит ель н ого             за ряд а ,
                                                 а    ра вн ого по величин е за ряд у
                                                 ) электрон а . Д ело об ст оит т а к,
                                                      б у д т о перем ещ а ет ся “м ест о
                                                      элект рон а ” – полож ит ель н о
                                                      за ряж ен н а я              “д ырка ” .
                                                                       Полу провод н ики,
                                                 б    провод им ост ь              кот орых
                                                 ) вызыва ется н а личием “д ырок”
                                                      ( “д ырочн а я ” провод им ост ь ),
                                                                              н а зыва ю т ся
                                                      полу провод н ика м и          p-т ипа .
                                                      Прим есн ые                    а т ом ы,
                                                      ва лен т н ост ь которых м ен ь ше
                                                      ва лен т н ости                а т ом ов
                                                 в
                                                      крист а лла ,           н а зыва ю т ся
                                                 )
                                                                          а кцепторн ым и
                                                      (а кцептора м и),        т.к.       он и
                                                      за х ва тыва ю т электрон ы. С


                     Рис.3