Главная | Обратная связь

Электропроводность примесных ПП.

Допустим, что в чистый четырехвалентный ПП кремний Si введён пяти-валентный химический элемент, например мышьяк As (или сурьма, фос­фор). В некоторых узлах появятся пятивалентные элементы. Тогда кар­тина ковалентных связей будет иметь вид.

Четыре валентных е атома примеси создают ковалентную связь с четырьмя соседними атомами Si, а пятый е оказывается избыточным. На его отрыв от атома требуется затратить небольшую по величине энергию. Поэтому уже при комнатной температуре избыточные е примеси становятся свободными. Атом As при потере пятого е становится «+» ионом, т.е. происходит ионизацию атома примеси. В области, из кот. ушел е, остается нескомпенсированный «+» заряд.

Эта примесь называется донорной, т.к. атом примеси отдает лишний е. Одновременно происходит генерация пар " е -дыр­ка", как и в чистом ПП. Однако в ПП с донорной примесью преобладают свободные е и он имеет преимущественно электронную проводимость, большую, чем в чистом ПП.

Такой ПП называют полупроводником n-типа. е в нем явл-ся основными подвижными носителями заряда, дырки - неосновными, поэтому электронная составляющая тока является основной.

Теперь предположим, что в ПП введён трёхвалентный атом примеси, например алюминия Аl (или индия, бора, галлия). Войдя в узел крис­таллической решётки, атом примеси образует своими тремя валентными е ковалентную связь с тремя соседними атомами исходного ПП.

Для четвёртой связи не хватает одного е, т.е. образуется дырка. Но эта четвертая связь за счет валентного е соседнего атома ПП легко образуется, т.к. для этого требуется небольшая дополнительная энергия, равная 0,01 - 0,07 эВ. В результате атом примеси превращается в «-» ион (непод­вижный), а в соседнем атоме появляется дырка. Кристалл в целом оста­ётся электрически нейтральным, т.к. заряд дырки компенсирует за­ряд лишнего е. -

Эта примесь называется акцепторной. В результате её введения об­разуется избыточное количество дырок, поэтому такой ПП обладает большей по сравненное чистым ПП дырочной проводимостью и его назы­вают ПП р-типа. Основными подвижными носителями заряда являются дыр­ки, а е - неосновными, поэтому основная составляющая тока - дырочная. При комнатной температуре все акцепторные уровни оказыва­ются занятыми е соседних атомов ПП из валентной зоны.

Т.о., в примесных ПП основные подвижные носители зарядов появляются за счет атомов примесей; неосновные носители зарядов так же, как и в чистом ПП,- за счет тепловых (или других) разрушений ковалентных связей, другими словами, за счет генерации пар носителей зарядов. При этом удельная проводимость примесного ПП на несколько порядков превышает собственную проводимость чистого ПП.