
3. Примесная дырочная (акцепторная) проводимость полупроводника.
Если четырёхвалентный германий Ge содержит примесь трёхвалентного химического элемента, например, или бора В, или индия In, или алюминия Аl, то атомы трехвалентной примеси отнимают электроны у атомов германия и в атомах германия образуются дырки.
Атомы трехвалентного примесного химического элемента – акцептора, захватывая электроны у атома германия Ge, заряжаются отрицательно, т.е. превращаются в отрицательные ионы.
W
Зона проводимости
WC
Уровни акцепторов
WV
ион
– атом индия
Отрицательный
Валентная зона
Рис.5 Рис.6
Схематически рис.5 показывает, как атом акцепторной примеси индия In, расположенный среди атомов германия Ge, захватывает электрон от соседнего атома германия, в котором при этом создаётся дырка (она изображена маленьким светлым кружком).
Полупроводники с преобладанием дырочной электропроводности называют дырочными полупроводниками или полупроводниками р - типа 5.
Зонная диаграмма такого полупроводника показана на рис.6.
Энергетические уровни акцепторных атомов располагаются немного выше уровней валентной зоны. На эти уровни легко переходят электроны из валентной зоны, в которой при этом возникают дырки.
При изучении принципа работы полупроводниковых приборов, полупроводники p-типа изображают в виде прямоугольника с указанием типа проводимости – буквы p (рис.7,а).
Для высоколегированного примесного полупроводника рядом с буквой p, указывающей тип проводимости, добавляют знаки «плюс», например, p+ или p++ (рис.7,б).
Структура примесного полупроводника p-типа кремния Si приведена на рис.8. Стрелками указано хаотичное движение электронов и дырок за счет тепла, т.е. при температуре Т > 0К.
Подвижные заряды в полупроводнике p-типа (рис.8) – это дырки (положительно заряженные) и электроны (отрицательно заряженные частицы).
Неподвижные заряды в полупроводнике p-типа (рис.8) – это отрицательные ионы (атомы акцепторной примеси).
Основные подвижные заряды в полупроводнике p -типа – это дырки, концентрация которых многократно больше концентрации других подвижных зарядов – свободных электронов (рис.8).
Неосновные подвижные заряды в полупроводнике p-типа – это электроны, концентрация которых многократно меньше концентрации дырок (рис.8).

Электрон Дырка



p



а)










p+ p++
б)
Отрицательный ион Нейтральный атом Si
Рис.7 Рис.8
Несмотря на то, что в структуре полупроводника р-типа находятся отрицательные и положительные, подвижные и неподвижные заряды, сам полупроводник электрически нейтрален, т.е. заряда не имеет. Это объясняется тем, что алгебраическая сумма положительных и отрицательных зарядов равна нулю.