Полупроводники с примесями
Начало
Если в чистый расплавленный германий или кремний ввести в небольшом количестве примесь атомов элементов III группы таблицы Менделеева, например Al, то после отвердевания атомы Al войдут в состав кристалла, заняв некоторые узлы кристаллической решетки. Атомы Al образуют в кристалле общие электронные пары с четырьмя соседними атомами Ge. Так как у атома Al во внешней электронной оболочке только три электрона, то ему не хватит одного общего электрона для образования устойчивой оболочки из восьми электронов. Атом Al может захватить недостающий электрон у одного из соседних атомов Ge. Тогда он зарядится отрицательно, а где - то в другом месте образуется подвижная дырка.
  Кристалл, конечно останется энергонейтральным, но находящиеся в нем отрицательно заряженные атомы Al связаны с решеткой (локализованы), тогда как положительно заряженные дырки могут учавствовать в электрическом токе. Проводимость такого кристалла будет в основном дырочной, так как число возникающих в кристалле дырок при введении даже очень небольшого количества примеси значительно больше, чем число пар электрон - дырка в беспримесном полупроводнике.
  Если в полупроводнике имеется примесь элементов III группы таблицы Менделеева, атомы которой захватывают электроны, то такую примесь называют примесью p - типа (положительный) или акцепторной (принимающей) примесью, а кристалл называется полупроводником p - типа.
  Основную роль в электропроводности полупроводника p - типа играют дырки - основные носители подвижных зарядов.
  При введении в решетку германия атомов пятой группы таблицы Менделеева, например мышьяка, четыре электрона, из пяти имеющихся на внешней оболочке атома примеси, идут на образование общих электронных пар с четырьмя соседними атомами Ge, и у каждого атома, в том числе и у атома As, благодаря общим  электронам внешняя электронная оболочка достраивается до устойчивой. Пятый внешний электрон атома As оказывается лишним. Он гораздо слабее связан с ядром, чем другие электроны, и достаточно очень небольшой затраты энергии, чтобы оторвать его от атома As и сделать его свободным. Атом As при этом зарядится положительно.
  Таким образом, при введении в решетку кристалла германия атомов пятой группы образуются положительно заряженные ионы примеси в узлах решетки и подвижные электроны. Проводимость такого полупроводника будет в основном электронной. Кристалл в этом случае называют кристаллом n - типа (отрицательный), а примесь называют донорной примесью.
 
©  2011 Диоды и стабилитроны