4. Итог
Собственная проводимость полупроводника является смешанной — она обусловлена одновременным движением электронов и дырок.
— удельная электропроводность.
— элементарный заряд.
и
— подвижности электронов и дырок
(скорость дрейфа в единичном электрическом
поле).Важно: В большинстве полупроводников (например, и ) подвижность электронов ( ) значительно выше, чем подвижность дырок ( ).
51 Примесная проводимость — это электрическая проводимость полупроводника, которая создается или значительно усиливается за счет добавления в чистый материал (матрицу) атомов посторонних элементов (примесей). Этот процесс называется легированием и позволяет целенаправленно создавать полупроводники с преобладающим типом носителей заряда: электронным ( -типа) или дырочным ( -типа).
1. Донорные Примеси (Полупроводники -типа)
Донорные примеси — это атомы, которые, будучи введёнными в кристаллическую решётку полупроводника, отдают ("дарят") в неё лишние электроны, становясь при этом положительно заряженными неподвижными ионами.
Механизм -проводимости
Примеси: Для кремния или германия (
— IV группа, 4 валентных электрона) в
качестве доноров используются элементы
V группы (например, фосфор
,
мышьяк
),
имеющие 5 валентных электронов.Связь: Четыре из пяти валентных электронов атома примеси участвуют в ковалентных связях с соседними атомами матрицы.
Избыточный электрон: Пятый электрон оказывается слабо связанным с атомом примеси.
Донорный уровень: На энергетической диаграмме этот электрон образует донорный уровень (
),
расположенный непосредственно под
зоной проводимости (запрещённая зона
очень мала, порядка
).Ионизация: При небольшом тепловом возбуждении этот электрон легко переходит в зону проводимости.
Носители:
Основные носители: Электроны (
).Неосновные носители: Дырки.
Полупроводник: -типа (от negative — отрицательный заряд).
2. Акцепторные Примеси (Полупроводники -типа)
Акцепторные примеси — это атомы, которые захватывают ("принимают") электроны из валентной зоны полупроводника, создавая тем самым подвижные дырки и становясь при этом отрицательно заряженными неподвижными ионами.
Механизм -проводимости
Примеси: Для кремния или германия ( ) в качестве акцепторов используются элементы III группы (например, бор
,
индий
),
имеющие 3 валентных электрона.Связь: Атом примеси использует все три своих валентных электрона для ковалентных связей с соседними атомами, но ему не хватает одного электрона для завершения четвёртой связи.
Образование дырки: Атом примеси "отнимает" электрон у соседнего атома матрицы, тем самым завершая свою связь, но образуя дырку в валентной зоне атома матрицы.
Акцепторный уровень: Этот незаполненный уровень называется акцепторным уровнем (
)
и расположен непосредственно над
валентной зоной (запрещённая зона
очень мала).Ионизация: Валентный электрон легко переходит на акцепторный уровень, оставляя за собой дырку.
Носители:
Основные носители: Дырки (
).Неосновные носители: Электроны.
Полупроводник: -типа (от positive — положительный заряд).