Примесная электропроводность

Если в полупроводник внести примесь, то он будет обладать помимо собственной электропроводности еще и примесной. Примесная электропроводность может быть электронной или дырочной. В качестве примера рассмотрим случай, когда в чистый германий (четырехвалентный элемент) вводится примесь пятивалентного элемента, например, мышьяка (рис.1.1).

только четыре валентных электрона мышьяка, а пятый электрон оказывается менее сильно связанным с атомом мышьяка. Для того, чтобы этот электрон оторвать от атома, нужно значительно меньше энергии, поэтому уже при комнатной температуре он может стать электроном проводимости, не оставляя при этом в ковалентной связи дырки. Таким образом, в узле кристаллической решетки появляется положительно заряженный ион примеси, а в кристалле – свободный электрон. Примеси, атомы которых отдают свободные электроны, называются донорными (донорами).

Внесение в полупроводник донорной примеси существенно увеличивает концентрацию свободных электронов, а концентрация дырок остается такой же, какой она была в собственном полупроводнике. В примесном полу- проводнике электропроводность обусловлена в основном электронами, ее называют электронной, а полупроводники – полупроводниками n-типа. Электроны в полупроводниках n-типа являются основными носителями заряда (их концентрация высока), а дырки – неосновными.

Если в германий ввести примесь трехвалентного элемента (например, индия), то для образования восьмиэлектронной ковалентной связи с германием индию не хватит одного электрона. Одна связь останется незаполненной. При незначительном повышении температуры в незаполненную валентную связь может перейти электрон соседнего атома германия, оставив на своем месте дырку, которая может быть также заполнена электроном и т. д. (рис.1.2).

Таким образом, дырка как бы перемещается в полупроводнике. Примесный атом превращается в отрицательный ион. Примеси, атомы которых способны при возбуждении принять валентные электроны соседних атомов, создав в них дырку, называют акцепторными или акцепторами. В примесных полупроводниках наряду с примесной электропроводностью существует еще и собственная, обусловленная наличием неосновных носителей.