Вопрос 10.

Все вещества в зависимости от способно­сти проводить электрический ток делятся на проводники, диэлект­рики и полупроводники. Проводники обладают высокой электри­ческой проводимостью, диэлектрики — ничтожно малой, а полу­проводники занимают промежуточное положение между провод­никами и диэлектриками. Для полупроводников характерна значительная зависимость проводимости от температуры. При понижении температуры про­водимость полупроводников уменьшается, а при повышении — увеличивается. Атомы полупроводника прочно связаны в кристаллической ре­шетке за счет обобществления валентных электронов: центральный атом 15 отдает в общее пользование четырем соседним атомам по одному валентному электрону, каждый из которых, в свою очередь, также отдает атому 15 по одному валентному электрону. Такую связь между атомами вещества называют ковалентной. При температуре О К все ковалентные связи заполнены элект­ронами, свободных электронов в веществе нет и поэтому полупро­водник ведет себя как диэлектрик. При повышении температуры тепловые колебания кристаллической решетки передаются валент­ным электронам, некоторые из которых, покидая свои ковалентные орбиты, становятся свободными. Освободившаяся ковалентная орбита — вакансия — может быть занята любым другим электроном вещества. Эту вакансию рассматривают как положительно заряженный носитель заряда и называют дыркой. Под действием внешнего электрического поля электроны и дыр­ки начинают двигаться навстречу друг другу, образуя электриче­ский ток. Таким образом, в полупроводнике электрический ток со­здается носителями заряда двух типов — электронами и дырками. В беспримесном полупроводнике, называемом также собствен­ным, образование свободного электрона обязательно сопровожда­ется образованием дырки. Этот процесс называют генерацией электронно-дырочной пары. Замещение вакантной ковалентной ор­биты свободным электроном, называемым также электроном про­водимости, в результате чего одновременно перестают существо­вать свободный электрон и дырка, называют регенерацией или ре­комбинацией.

Вопрос 11.

Полупроводник л-типа. При введении в собственный полупро­водник пятивалентной донорной примеси (например, Аз, Р, 8в) в нем образуется избыточная концентрация электронов. Атом та­кой примеси, занимая узел кристаллической решетки полупровод­ника, оказывается в окружении его атомов (рис. 27, а). На зон­ной диаграмме электронного полупроводника появля­ется дополнительный — донорный уровень энергии ДУ, расположенный в запрещенной зоне вблизи дна зоны проводимости. На этом уровне размещается один из пяти электронов атома приме­си, который не может участвовать в парной ковалентной связи, поскольку они заняты четырьмя другими электронами. Интервал энергии А\^д между донорным уровнем и дном зоны проводимо­сти по сравнению с интервалом энергии запрещенной зоны мал, поэтому валентный электрон покидает донорный уровень и пере­ходит в зону проводимости. Таким образом в полупроводнике создают избыточную кон­центрацию электронов, называемых основными носителями заря­да. Дырки, которых в полупроводнике значительно меньше, назы­вают неосновными носителями заряда.