Naf-st радіокомпоненти примесная електропровідність
Якщо в напівпровідник ввести домішки інших речовин, то на додаток до власної з'являється ще й примесная електропровідність. яка в залежності від роду домішки може бути електронною або доречний. Наприклад, якщо до чотирьохвалентного кремнію додати пятивалентного сурму (Sb), миш'як (As) або фосфор (P), то їх атоми, взаємодіючи з атомами кремнію тільки чотирма своїми електронами, п'ятий віддадуть в зону провідності. В результаті додається певна кількість електронів провідності. Сам атом домішки при віддачі електрона стає позитивним іоном. Домішки, атоми яких віддають електрони, називаються донорами. На малюнку 1 наочно показано, як відбувається цей процес:
Мал. 1 - Виникнення примесной електронної електропровідності
Напівпровідники з переважанням електронної електропровідності називаються електронними напівпровідниками або напівпровідниками n-типу. Зонна діаграма такого напівпровідника показана на рис. 2.
Мал. 2 - Зонна діаграма напівпровідника n-типу
Енергетичні рівні донора розташовані трохи нижче зони провідності, і таким чином в цій зоні з'являється додаткове число електронів, яка дорівнює кількості атомів донора. У самих атомах донора при цьому дірки не утворюються.
Якщо ж в чотиривалентний кремній ввести домішка тривалентного бору (B), індію (In) або алюмінію (Al), то їх атоми забирають електрони від атомів кремнію, залишаючи у спадок у кремнію дірки. Такі домішки називаються акцепторами. Самі атоми акцептора заряджаються негативно. На рис. 3 - наочно показано, як атом акцепторної домішки захоплює електрон від сусіднього атома кремнію, залишаючи там діру (дірку):
Мал. 3 - Виникнення примесной доречний електропровідності
Напівпровідники з переважанням примесной електропровідності називаються дірковими напівпровідниками або напівпровідниками p-типу. Зонна діаграма такого напівпровідника показана на рис. 4:
Мал. 4 Зонная діаграма напівпровідника р-типу
Як видно, енергетичні рівні акцепторів розташовуються трохи вище валентної зони. На ці рівні легко переходять електрони з валентної зони, в якій при цьому виникають дірки.
У напівпровідникових приладах головним чином використовується примесная донорная, або акцепторная електропровідність. При звичайних робочих температурах в таких напівпровідниках все атоми домішки беруть участь в створенні примесной електропровідності, т. Е. Кожен атом домішки або віддає, або захоплює один електрон.
Щоб примесная електропровідність переважала над власною, концентрація атомів донорної домішки NД або акцепторной NА повинна перевищувати концентрацію власних носіїв заряду. Носії заряду, концетрация яких в даному напівпровіднику переважає, називаються основними. Наприклад, ними є електрони в напівпровіднику n-типу. Неосновними називаються носії, концентрація яких менше, ніж основних. Концентрація неосновних носіїв в домішковому полупроводнике зменшується у стільки разів, у скільки збільшується концентрація основних носіїв. Цікаво, що концентрація домішки всього лише 0,0001% (один атом домішки на чотири з гаком мільйони атомів германію (або кремнію)) збільшує концентрацію основних носіїв заряду в 1000 разів ну і відповідно збільшується провідність.
Розглянемо проходження струму через напівпровідники з різним типом провідності, для спрощення пренебрежем струмом основних носіїв. На малюнку представлені умовні зображення проходження струму через напівпровідники з електронною і доречний електропровідністю.
Мал. 5 Струм в напівпровідниках з електронної та діркової електропровідністю
На малюнку плюсик і мінусики позначені заряджені атоми кристалічної решітки. Електрони відповідно темні, дірки червоні кружечки зі стрілочками. Під дією ЕРС джерела в проводах, що з'єднують напівпровідник n-типу з джерелом, і в самому напівпровіднику рухаються електрони провідності. У сполучних проводах напівпровідника p-типу, як і раніше рухаються електрони, а в самому напівпровіднику ток слід розглядати як рух дірок. Електрони з негативного полюса надходять в напівпровідник і заповнюють прийшли сюди дірки. До позитивного полюса приходять електрони із сусідніх частин напівпровідника, і в цих частинах утворюються дірки, які переміщуються від правого краю до лівого.
В електротехніці прийнято умовний напрямок струму від плюса до мінуса. При вивченні електронних приладів зручніше розглядати проходження струму від мінуса до плюса, що, власне, і є істинним напрямом струму.