Электропроводность примесных полупроводников

Электронная проводимость (проводимость типа n). Если примесью служат пятивалентные элементы (сурьма, фосфор, мышьяк), то четыре электрона примесного атома входят в парные электронные связи с четырьмя четырехвалентными атомами германия или кремния, а пятый электрон будет избыточным. Он слабо связан со своим атомом, и малейшее тепловое возбуждение оказывается достаточным для того, чтобы электрон отделился от атома и стал электроном проводимости. Избыточные электроны создают в полупроводнике проводимость преимущественно электронную или проводимость типа n (от латинского слова “negative”, что значит отрицательный). Такой полупроводник называется электронным, а примесь получила название донорной (отдающей электроны). Атом донора, после того как от отдаст избыточный электрон, становится положительным ионом. Образование электронного полупроводника приведено на рис. 3 а (положительный ион донора заштрихован).

Электрон

+ проводимости _ Дырка

а) Рис. 3 б)

Дырочная проводимость (типа p). При добавлении к монокристаллу германия трехвалентного элемента (индий, галлий, алюминий, бор) последний своими тремя валентными электронами войдет в парные электронные связи с тремя соседними атомами германия. Для связи с четвертым атомом недостает одного электрона, который может быть получен путем разрыва валентной связи у атома основного полупроводника, например, германия, с образованием там дырки. Примесный атом после заполнения парных электронных связей становится отрицательным ионом (рис. 3 б).

Примесь трехвалентных атомов называется акцепторной («принимающей» электроны). Проводимость полупроводника, обусловленная акцепторами, называется дырочной проводимостью или проводимостью типа p (от латинского «positive», что значит положительный).