Домішкова провідність напівпровідників: визначення

Відмінною особливістю напівпровідників є їх здатність істотно збільшувати провідність при додаванні домішок в кристал. Провідність ця, на відміну від власної, так і називається – домішкових провідність. Саме завдяки цій властивості напівпровідники знайшли таке широке практичне застосування.

Домішкових провідність напівпровідника, в залежності від виду домішки, може бути електронної – її створюють донорні домішки – або доречний – її створюють акцепторні домішки. Напівпровідники з електронною провідністю називаються напівпровідниками n-типу (від слова negative – негативний). Напівпровідники з доречний примесной провідністю називаються напівпровідниками p-типу (від слова positive – позитивний).

Донорні домішки.

Донорними домішками є такі, додавання яких призводить до істотного збільшення концентрації вільних електронів в кристалі. Для того, щоб домішка була донором електронів, необхідно, щоб валентність елементів, її складових, була більше валентності атомів решітки. Для кремнію такої донорной домішкою є атоми пятивалентного миш’яку (As). Чотири електрона As беруть участь в утворенні парноелектронную зв’язку, а п’ятий електрон виявляється дуже слабо пов’язаним з атомом As і легко стає вільним.

Акцепторні домішки.

Акцепторні домішки призводять до збільшення концентрації дірок. Відповідно до вищесказаного, валентність атомів акцепторної домішки нижче валентності атомів решітки кристала. Для кремнію такої домішкою є тривалентний індій (In). Тепер для утворення нормальних парноелектронних зв’язків з сусідами не вистачає одного електрона. В результаті утворюється дірка. При наявності поля виникає діркова провідність.

У напівпровіднику n-типу електрони є основними носіями заряду, а дірки – неосновними. У напівпровіднику p-типу дірки є основними носіями заряду, а електрони – неосновними.

p-n Перехід.

p-n-Перехід – це найпростіша напівпровідникова структура, яка використовується в більшості напівпровідникових приладів. Для отримання p-n-переходу напівпровідниковий зразок легируют (вводять в нього домішки) таким чином, щоб в одній його частині переважали донорні домішки, а в іншій – акцепторні, в результаті отримують контакт напівпровідника n-типу з напівпровідником p-типу.

Домішкова провідність напівпровідників

Основною властивістю pn-переходу є його здатність пропускати струм тільки в одному напрямку, якщо напруга докладено до зразка так, що провідність здійснюється основними носіями струму, як це показано на малюнку вище: «-» з боку напівпровідника n-типу, «+» – з боку p-типу (електрони з n-області переходять в p-область, і навпаки).

Якщо тепер поміняти полярність прикладеної напруги U, то струм через p-n-перехід практично не йде, т. К. Перехід через контакт здійснюється неосновними носіями, яких мало. Вольт-амперна характеристика р-n-переходу зображена на малюнку нижче.

Домішкова провідність напівпровідників

Тут права частина графіка – це прямий перехід (здійснюваний основними носіями), ліва, пунктирна частина – зворотний перехід (здійснюваний неосновними носіями). Властивості p-n-переходу використовуються для випрямлення змінного струму в пристроях, які називаються напівпровідниковими діодами.

ПОДІЛИТИСЯ:

Дивіться також:
Відбиття звуку і луна