Элементы квантовой, атомной и ядерной физики. Полицинский Е.В. - 91 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТПУ | Томск

Составители: 

Рубрика: 

91
некоторых валентных связей, в результате чего часть электронов отще-
пляется и они становятся свободными. В покинутом электроном месте
возникает дырка (она изображена белым кружком), заполнить которую
могут электроны из соседней пары. В результате дырка, так же как и ос-
вободившийся электрон, будет двигаться по кристаллу. Движение элек-
тронов проводимости и дырок в отсутствие электрического поля явля-
ется хаотическим. Если же на кристалл наложить электрическое поле,
то электроны начнут двигаться против поля, дырки – по полю, что при-
ведет к возникновению собственной проводимости германия, обуслов-
ленной как электронами, так и дырками.
В полупроводниках наряду с процессом генерации электронов и
дырок идет процесс рекомбинации: электроны переходят из зоны про-
водимости в валентную зону, отдавая энергию решётке и испуская
кванты электромагнитного излучения. В результате для каждой темпе-
ратуры устанавливается определенная равновесная концентрация элект-
ронов и дырок, изменяющаяся с температурой согласно выражению
(107).
4.4. Примесная проводимость полупроводников
Проводимость полупроводников, обусловленная примесями,
называется примесной проводимостью, а сами полупроводники —
примесными полупроводниками. Примесная проводимость обуслов-
лена примесями (атомы посторонних элементов), а также дефектами
типа избыточных атомов (по сравнению со стехиометрическим соста-
вом), тепловыми (пустые узлы или атомы в междоузлиях) и механиче-
скими (трещины, дислокации) дефектами. Наличие в полупроводнике
примеси существенно изменяет его проводимость. Например, при вве-
дении в кремний примерно 0,001 ат.% бора его проводимость увеличи-
вается примерно в 10
6
раз.
Рассмотрим примесную проводимость полупроводников на при-
мере Ge и Si, в которые вводятся атомы с валентностью, отличной от
валентности основных атомов на единицу. Например, при замещении
атома германия пятивалентным атомом мышьяка (рис. 50, а) один элек-
трон не может образовать ковалентной связи, он оказывается лишним и
может быть легко при тепловых колебаниях решетки отщеплен от ато-
ма, то есть стать свободным. Образование свободного электрона не со-
провождается нарушением ковалентной связи, следовательно, дырка не
возникает. Избыточный положительный заряд, возникающий вблизи
атома примеси, связан с атомом примеси и поэтому перемещаться по
решётке не может.

Страницы