Содержание

Главная >> Физика 10 класс. Мякишев

Глава 16. Электрический ток в различных средах

§ 110. Электрический ток в полупроводниках. Собственная и примесная проводимости (окончание)

Примесная проводимость. Собственная проводимость полупроводников обычно невелика, так как мало число свободных электронов: например, в германии при комнатной температуре n_е = 3 • 10¹³ см^-3. В то же время число атомов германия в 1 см³ порядка 10²³.

Таким образом, число свободных электронов составляет примерно одну десятимиллиардную часть от общего числа атомов.

Проводимость полупроводников можно существенно увеличить, внедряя в них примесь. В этом случае наряду с собственной проводимостью возникает дополнительная — примесная проводимость.

Запомни Проводимость проводников, обусловленная внесением в их кристаллические решётки примесей (атомов посторонних химических элементов), называется примесной проводимостью.

Донорные примеси. Добавим в кремний небольшое количество мышьяка. Атомы мышьяка имеют пять валентных электронов. Четыре из них участвуют в создании ковалентной связи данного атома с окружающими атомами кремния. Пятый валентный электрон оказывается слабо связанным с атомом. Он легко покидает атом мышьяка и становится свободным (рис. 16.8).

При добавлении одной десятимиллионной доли атомов мышьяка концентрация свободных электронов становится равной 10¹⁶ см^-3. Это в тысячу раз больше концентрации свободных электронов в чистом полупроводнике.

Запомни Примеси, легко отдающие электроны и, следовательно, увеличивающие число свободных электронов, называют донорными (отдающими) примесями.

Свободные электроны перемещаются по полупроводнику подобно тому, как перемещаются свободные электроны в металле.

Запомни Полупроводники, имеющие донорные примеси и потому обладающие большим числом электронов (по сравнению с числом дырок), называются полупроводниками n-типа (от английского слова negative — отрицательный).

Важно В полупроводнике n-типа электроны являются основными носителями заряда, а дырки — неосновными.

Акцепторные примеси. Если в качестве примеси использовать индий, атомы которого трёхвалентны, то характер проводимости полупроводника меняется. Для образования нормальных парноэлектронных связей с соседями атому индия недостаёт одного электрона, который он берёт у соседнего атома кристалла. В результате образуется дырка. Число дырок в кристалле равно числу атомов примеси (рис. 16.9).

Запомни Примеси в полупроводнике, создающие дополнительную концентрацию дырок, называют акцепторными (принимающими) примесями.

При наличии электрического поля дырки перемещаются направленно и возникает электрический ток, обусловленный дырочной проводимостью.

Запомни Полупроводники с преобладанием дырочной проводимости над электронной называют полупроводниками p-типа (от английского слова positive — положительный).

Важно Основными носителями заряда в полупроводнике p-типа являются дырки, а неосновными — электроны.

Обсудите с одноклассником, как влияет собственная проводимость на силу тока в проводнике с одним из типов примесной проводимости

Изменяя концентрацию примеси, можно значительно изменять число носителей заряда того или иного знака. Благодаря этому можно создавать полупроводники с преимущественной концентрацией одного из носителей тока электронов или дырок. Эта особенность полупроводников открывает широкие возможности для их практического применения.

Ключевые слова для поиска информации по теме параграфа. Проводимость полупроводников. Примесная проводимость

Вопросы к параграфу

1. Какую связь называют ковалентной?

2. В чём состоит различие зависимости сопротивления полупроводников и металлов от температуры?

3. Какие подвижные носители зарядов имеются в чистом полупроводнике?

4. Что происходит при встрече электрона с дыркой?

5. Почему сопротивление полупроводников сильно зависит от наличия примесей?

6. Какие носители заряда являются основными в полупроводнике с акцепторной примесью?

7. Какую примесь надо ввести в полупроводник, чтобы получить полупроводник n-типа?

<<< К началу параграфа                Следующая страница >>>