Донорные примеси

Если при выращивании монокристалла германия в расплав добавить небольшое количество мышьяка или сурьмы, то при кристаллизации атомы примеси вытесняют отдельные атомы германия из их мест в кристаллической решетке (рис. 4). Мышьяк (и сурьма) имеют по пять валентных электронов. По­этому атомы примеси, образовав ковалентные связи с четырь­мя ближайшими атомами германия и использовав для этого четыре валентных электрона, будут иметь по одному лишнему электрону, слабо связанному с атомным ядром. Вследствие теплового движения практически все лишние электроны ато­мов примеси оказываются свободными (см. рис. 4). 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.

Рис. 4

Примеси, легко отдающие электроны и, следовательно, увеличивающие число свободных электронов, называют донорными (отдающими, дарящими) примесями. При наличии электрического поля свободные электроны приходят в упорядоченное движение в кристалле полупроводника, и в нем возникает электронная примесная прово­димость. Полупроводники с такой проводимостью называ­ются электронными или полупроводниками n-типа.

Поскольку в полупроводнике n -типа число электронов зна­чительно больше числа дырок, то электроны являются основ­ными носителями заряда, а дырки — неосновными.