Примесная проводимость полупроводников. В полупроводниках, которые содержат примесь, электропроводимость состоит из собственной и примесной

В полупроводниках, которые содержат примесь, электропроводимость состоит из собственной и примесной.

Проводимость, вызванная присутствием в кристалле полупроводника примесей из атомов с другой валентностью называется примесной. Примеси, что вызывают в полупроводнике увеличение свободных электронов, называются донорными, а вызывая увеличение дыр - акцепторными.

Разное действие примесных атомов объясняется таким способом. Допустимо, что в кристалл германія (Ge⁴⁴) атомы которого имеют 4 валентных электрона, введен пятивалентный мышьяк As⁵⁺. В этом случае атомы мышьяка своими 4-я из пяти валентных электронов вступают в связь. 5-й валентный электрон мышьяка окажется не связанным, то есть становится свободным электроном. Полупроводник, электропроводимость которых повысилась благодаря образованию излишка свободных электронов при введении примеси, называются полупроводниками с электронной проводимостью (полупроводник n -типу), а примесь донорной (что отдает электрон).Уведення в 4-х валентный полупроводник 3-х валентного элемента, например(In³⁺) иногда приводит, напротив, к излишку дыр над свободными электронами. В этом случае ковалентные связки не будут полностью завершенные дыры, которые образуются, могут перемещаться по кристаллу, создавая дырочную проводимость. Полупроводники, электропроводимость которых обусловленная в основном движением дыр, называется полупроводниками с дырочной проводимостью или полупроводниками р-типу, а примесь - акцепторной (увлекательные электрон из ковалентной связи или из валентной зоны). Энергетические уровни этих примесей называются акцепторными уровнями - расположенные над валентной зоной.

Энергетические уровни донорных примесей называются донорными уровнями - расположенные под нижним уровнем зоны проводимости.

В примесных полупроводниках носители заряда бывают основными (электроны в проводнике n -типу) и не основными (дыры в полупроводнике р -типу, электроны в полупроводнике n -типу).

Наличие примесных уровней в полупроводниках существенно изменяет положение уровня Фермы

Е_F. В полупроводнике n -типу при Т = 0 К Е_F расположенный посредине между дном зоны проводимости и донорным уровнем. С ростом Т все более число электронов переходит из донорного уровня в зону проводимости, но через тепловое нарушение часть электронов из валентной зоны переходит в зону проводимости. Поэтому с ростом Т уровень Фермы смещается вниз к середине запрещенной зоны.

На рисунку на энергетической диаграмме (по Ш.Я. Коровському) показаны донорные и акцепторные уровни разных примесей в германии и кремнии.