Электрическая проводимость полупроводников

В полупроводниках собственная проводимость является электронно-дырочной. Данный вид проводимости очень слабый. Число свободных электронов образовавшихся при комнатной температуре, например, в Германии составляет всего одну десятимиллиардную от общего числа атомов. Поэтому на практике чаще используют полупроводники, в которых добавлены различные примеси.

Основным плюсом этого способа является то, что при наличии примесей к собственной проводимости проводника добавляется еще примесная проводимость. В зависимости от типа примеси, эта проводимость может быть либо электронной, либо дырочной. Рассмотрим более подробно примесную проводимость.

Рассмотрим следующую модель. Пусть имеется кристалл кремния. Кремний является четырехвалентным элементом. Следовательно, в его внешней оболочке имеются четыре электрона, которые слабо связаны с ядром атома. С каждым по соседству находится еще четыре атома. Атомы между собой взаимодействуют и образуют ковалентные связи. От каждого атома в такой связи участвует один электрон.

Донорная примесь

Поместим него примесь из мышьяка. Мышьяк является пятивалентным элементом. Следовательно, в его внешней оболочке имеются пять электронов. Четыре из них, будут участвовать в образовании ковалентных связей, а один останется свободным. Таким образом, даже при малой концентрации примеси мышьяка в кремнии, очень сильно возрастет количество свободных электронов.

Такой вид примеси называется донорной примесью. Мышьяк является донором свободных электронов, для кремния. Полупроводники, которые обладают донорным типом примеси, обладают большим количеством свободных электронов. Такие полупроводники называют полупроводниками n-типа. (negative – отрицательный)

В полупроводнике n-типа основными носителями заряда являются свободные электроны. Дырки будут являться неосновными носителями заряда.

Акцепторная примесь

Поместим теперь в кремний, в качестве примеси, индий. Индий является трехвалентным элементом. Следовательно, в его внешней оболочке имеются три электрона, каждый из которых будет участвовать в образовании ковалентных связей. Но на месте одной из связей образуется дырка, так как не хватает одного электрона.

Такой вид примеси называется акцепторной примесью. Индий является акцептором (принимающий). Проводимость в таком полупроводнике будет по большей части дырочной. Полупроводники такого типа называются полупроводниками p-типа (p – positive положительный). Основные носители заряда дырки, неосновные – электроны.