Дырочный полупроводник

Пусть свободный уровень примесного атома расположен недалеко от потолка валентной зоны (рис.9). Так как расстояние до примесного уровня мало, то при температурах, отличных от абсолютного нуля, часть электронов из валентной зоны будет заброшена на свободные уровни примесных атомов. При этом в валентной зоне появляются вакантные места - дырки. Электроны на примесных уровнях связаны с примесными атомами и не участвуют в токе. Напротив, дырки в заполненной зоне участвуют в проводимости посредством эстафетного механизма. При наложении внешнего электрического поля электрон двигаясь по кристаллу, может занять место дырки. При этом дырка исчезает, а на месте электрона появиться новая дырка. На место этой дырки может перейти другой электрон и т.д. Таким способом дырка может передвигаться по кристаллу, перенося некоторый эффективный положительный заряд, равный заряду электрона. Такую проводимость называютдырочной проводимостью. Данный тип полупроводников называется дырочным полупроводником.

Энергетические уровни, на которые забрасываются электроны из заполненной зоны, называются акцепторными уровнями. Примесные атомы, которым принадлежать эти уровни, называются акцепторами.

Температурная зависимость проводимости дырочного полупроводника имеет такой же вид, что и для электронного полупроводника.

Контрольные вопросы

1. Чем отличаются энергетические состояния электронов в изолированном атоме и в твердом теле?

2. Как образуются зоны в кристалле?

3. Что называется валентной зоной? Что называется зоной проводимости? Что называется запрещенной зоной?

4. В чем состоят особенности диэлектриков, полупроводников и металлов по зонной теории?

5. Когда по зонной теории твердое тело является проводником электрического тока?

6. Что называется собственным полупроводником? Что называется собственной проводимостью?

7. Что называется примесным полупроводником?

8. Что называется электронным полупроводником? Что называется дырочным полупроводником?

9. Какими факторами определяется температурная зависимость проводимости собственного полупроводника?

10. Какими факторами определяется температурная зависимость проводимости примесного полупроводника?

Выполнение работы

На рис.10 приведена схема работы.

Образцы металлов и сплавов (А, В, С) представляют собой проволоку. В качестве полупроводникового материала используется полупроводник стандартного терморезистора. Для измерения температуры образцов используется термопара Т, концы которой подключены к милливольтметру (рис.10). Нагрев образцов производится цилиндрической печкой Н. Исследуемые образцы с помощью переключателя П подключаются к измерителю сопротивления.

Порядок выполнения работы:

1. Включить измерители температуры и сопротивления.

2. Включить питание печи.

3. С шагом 5 ^оС снять зависимость сопротивления образцов от температуры до 120 ^оС.

4. Выключить питание печи.

5. Для металлических сплавов построить зависимость ln от Т. Найти параметр α и сделать вывод о механизме рассеяния электронов.

6. Для полупроводникового материала построить зависимость ln от 1/Т. Найти ширину запрещенной зоны ΔЕ.

7. Составить отчет.

ЛИТЕРАТУРА

1. Епифанов Г.И. Физика твердого тела. – М.: Высш. школа,

1977, 276 с.

2. Уэрт Ч., Томсон Р. Физика твердого тела. – М.: Мир, 1966,

559 с.

20