У результаті створюється провідність n-типу.

Акцепторні домішки мають валентність на одиницю меншу, ніж атоми кристала і створюють діркову провідність (провідність р- типу). Акцепторами є атоми третьої групи (B, Al, Ga, In) у германії і кремнії. В акцепторів на зовнішній оболонці розміщено три електрони. Захоплюючи один з електронів сусіднього атома германія, домішковий атом доповнює зовнішню оболонку до чотирьох електронів і утворює чотири ковалентних зв'язки з атомами германія. На місці захопленого електрона утвориться дірка, що може легко перейти до сусіднього атома германія й у такий спосіб переміщатися по кристалу, стаючи носієм електричного струму. У той же час електрон, захоплений акцептором, залишається локалізованим і в електропровідності не приймає участі. На зонній схемі такий процес означає перехід електронів на рівень акцептора, що розташовані поблизу стелі валентної зони (рис.6, б). У валентній зоні утворяться дірки, які створюють провідність p-типу.

Помітимо, що в домішкових напівпровідників поряд з основними носіями струму (електронів – у напівпровідників n-типу і дірок – у напівпровідників р- типу) мається також невелика кількість неосновних носіїв, що виникають за рахунок переходів електронів з валентної зони в зону провідності. У напівпровідників n-типу неосновними носіями є дірки, а в напівпровідників р- типу – електрони. Внесок неосновних носіїв у загальну провідність домішкових напівпровідників через їхню малу концентрацію при кімнатній температурі несуттєвий, але їхня роль поступово зростає в міру підвищення температури.

1.3. Явище фотопровідності

Вільні носії заряду, що виникли в напівпровіднику внаслідок теплового руху, називаються рівноважними. Поява рівноважних носіїв струму, як уже відзначалося, приводить до поліпшення електропровідності напівпровідників.

Носії струму, що виникли в напівпровіднику за рахунок нетеплового впливу (наприклад, при світловому опроміненні), називаються нерівноважними. Нерівноважні носії струму також покращують електропровідність напівпровідників. Явище зростання електропровідності напівпровідників під дією світла називається фотопровідністю.

Нехай на напівпровідник падає монохроматичне випромінювання з довжиною хвилі l і інтенсивністю на деякій глибині напівпровідника x, рівній I(x). Світлова енергія, що поглинається в одиницю часу в одиниці об'єму дорівнює W(x)= k(l) I(x), де k(l) – коефіцієнт поглинання світла даної довжини хвилі. Якщо інтенсивність світла з часом не змінюється, то на глибині x напівпровідника установиться стаціонарна концентрація нерівноважних носіїв n_ст., рівна

nст. =b W(x)= b k(l) I(x),

(1)

де b - квантовий вихід фотопровідності, що дорівнює числу електронно – діркових пар, утворених одним квантом світла.

Якщо до напівпровідника прикласти деяку напругу, то в ньому виникне електричний струм, що називається фотострумом. Густина фотоструму визначається виразом:

iст.=е nст. u= b е k(l) I(x) u ,

(2)

де е – заряд електрона, а u – швидкість спрямованого руху носіїв струму.

Як видно з формули (2), густина струму фотопровідності залежить від добутку k(l) I(x). На рис.7 показані залежності k(l) і i_ст(l). Як видно з приведеного рисунка фотопровідність має фіолетову (l_ф) і червону (l_ч) границю.

Рис.7

Фіолетова границя l_ф виникає внаслідок того, що в області коротких довжин хвиль поглинання світла настільки велике, що світло поглинається тонким поверхневим шаром напівпровідника, зміна опору якого не позначається на об'ємному опорі всього напівпровідника.

Виникнення червоної границі l_ч зв'язане з тим, що енергія фотона e_ч =

=hn_ч=hc/l_ч менше енергії активації провідності. У випадку чистого напівпровідника енергія активація DW дорівнює ширині заборонної зони, для n-напівпровідника вона дорівнює відстані (в енергетичних одиницях) між рівнем донора і дном зони провідності і, нарешті, для р-напівпровідника вона дорівнює відстані між стелею валентної зони і рівнем акцептора. Енергію активації можна знайти з умови DW = h_ч або

DW= hc/lч

(3)

Тут h=6.63 10^-34 Джc – стала Планка, c=3 10⁸ м/с – швидкість світла. У фізиці твердого тіла енергію звичайно виражають в еВ (1еВ=1.6 10^-19 Дж). Якщо, крім того, довжину хвилі виразити в нм, то значення DW, виражене в еВ, знайдеться за формулою:

DW= 1.24 103/lч

(4)