39)Собственная и примесная проводимости полупроводников.

К полупроводникам с собственной проводимостью относятся чистые вещества – такие как кремний или германий. Рассмотрим собственную проводимость на примере германия, имеющего решетку типа алмаза, в которой каждый атом связан ковалентными связями с четырьмя ближайшими соседями.

Это Упрощенная плоская схема расположения атомов в кристалле Ge, где каждая черточка обозначает связь, осуществляемую одним электроном. Под действием внешних факторов тепловые колебания решетки могут привести к разрыву некоторых валентных связей, в результате чего часть электронов отщепляется 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 освободившийся электрон, будет двигаться по кристаллу. Движение электронов проводимости и дырок в отсутствие электрического поля является хаотическим. Если же на кристалл наложить электрическое поле, то электроны начнут двигаться против поля, т.к. напряженность эл.поля направлена от плюса к минусу и электроны будут притягиваться к плюсу, а дырки - по полю, что приведет к возникновению собственной проводимости германия (возникнет ток), обусловленной как электронами, так и дырками.

Проводимость полупроводников, обусловленная примесями, называется примесной проводимостью, а сами полупроводники - примесными полупроводниками. Примесная проводимость обусловлена примесями - атомами посторонних элементов. Рассмотрим такую связь на примере германия и мышьяка.

В таком случае будет избыток электронов и один из них, по причине того, что ему не найдется места в связях, выйдет в свободную зону. В результате этого если рассматривать такую проводимость в энергетических зонах, в запрещенной зоне появится небольшое место, ближе к свободной зоне, которая называется донорным уровнем. В него будут попадать эти свободные электроны. Такая связь называется донорной и обеспечивает гораздо большую проводимость по сравнению с собственной проводимостью.

В случае если при связях двух атомов будет не избыток, а недостаток электронов, как, например, у кремния и бора, то ближе к валентной зоне появится акцепторный уровень. Эта проводимость основана на приеме электронов и называется акцепторной.

40) P-n переход и его свойства.

В разделе физики, который изучает контактные явления проводников, полупроводников и диэлектриков, наиболее интересные явления происходят, когда случается контакт двух полупроводников, один из которых является n-типа ( n -негатив – отриц. заряд, в нем избыток электронов), а другой p- типа (p – позитив, избыток дырок). Иначе говоря, это контакт двух полупроводников с примесной проводимостью, когда у одного донорная проводимость, а у другого акцепторная.

Когда устанавливается контакт, в результате диффузии некоторые электроны из n-типа переходят в p-тип, а дырки из p-типа переходят в полупроводник n-типа. В результате полупроводник n- типа заряжается положительно, а p-типа – отрицательно.

В результате на границе контакта возникнет электрическое поле, направленное справа-налево, если смотреть по рисунку. Оно будет препятствовать дальнейшему обмену частиц и проводимости тока. Если эти проводники подключить к источнику тока, то проводимость может возникнуть, но только при определенных подключениях полярностей:

Такой переход обладает только односторонней проводимостью. Свойства p-n перехода используют для выпрямления переменного тока.