Конспект по физике. модуль 7. Полупроводники.

Полупроводники 27

Полупроводники – вещества, удельное сопротивление которых резко уменьшается с ростом температуры. К ним относятся: бор, углерод, фосфор, сера, германий, мышьяк, селен, олово, теллур, сурьма, йод, все неорганические вещества.

Природа связей атомов кремния

Кремний – четырехвалентный элемент. Это означает, что во внешней оболочке атома имеются четыре электрона, сравнительно слабо связанные с ядром. Число ближайших соседей каждого атома кремния также равно четырем. Взаимодействие пары соседних атомов осуществляется с помощью парноэлектронной связи, называемой ковалентной связью

Электронная проводимость

При нагревании кремния кинетическая энергия частиц повышается, и наступает разрыв отдельных связей. Некоторые электроны покидают свои орбиты и становятся свободными, подобно электронам в металле. Проводимость полупроводников, обусловленную наличием свободных электронов, называют электронной проводимостью. При повышении температуры число разорванных связей, а значит, и свободных электронов увеличивается. Число свободных носителей заряда увеличивается. Это приводит к уменьшению сопротивления.

Дырочная проводимость

При разрыве связи образуется вакантное место с недостающим электроном. Его называют дыркой. В дырке имеется избыточный положительный заряд по сравнению с остальными, нормальными связями. Направление движения дырок противоположно направлению движения электронов.

Примесная проводимость

Примеси, легко отдающие электроны называют донорными, и такие полупроводники являются полупроводниками n-типа (от слова negativ - отрицательный). В полупроводнике n-типа электроны являются основными носителями заряда, а дырки — неосновными. Пример: кремний 4-валентный, мышьяк – 5-валентный. 4 электрона мышьяка образуют связи с соседними атомами кремния, пятый электрон мышьяка остается свободным.

Акцепторные примеси

Акцепторная примесь в кристаллической решётке придаёт кристаллу дырочный тип проводимости. Полупроводники с преобладанием дырочкой проводимости над электронной называют полупронодниками р-типа (от слова positiv — положительный). Пример: кремний 4-валентный, индий – 3-валентный. 3 электрона индия образуют связи с соседними атомами кремния, одного электрона не хватает, образуется вакантное место – дырка.