Примесный полупроводник n-типа.

Е сли к элементу 4 подгруппы добавить примесь 5 группы, то 4 валентных электрона образуют прочные ковалентные связи, а 5 связь остаётся не заполненной. При сообщении дополнительной энергии, электрон с этой не заполненной связи отрывается и уходит из валентной зоны в зону проводимости, где становиться свободным электроном. При увеличении концентрации примеси, концентрация свободных электронов увеличиваются, и они становятся основными носителями заряда, а дырки не основными носителями заряда. Полупроводник, в котором основными носителем заряда являются электроны, называется полупроводником n-типа, от латинского слова Negative – отрицательный. Примесь, способная отдавать свои валентные электроны называется донорной. В этом полупроводнике, так же проходят процессы генерации и рекомбинации. Процесс генерации – это образование пары электрон – дырка происходящий при сообщении дополнительной энергии. Процесс рекомбинации – это исчезновение пары электрон – дырка, с выделением энергии в виде тепла или света (в связи с законом сохранения энергии (энергия не исчезает бесследно, она просто переходит из одного вида в другой.)). Уровень Ферми в полупроводниках n-типа располагается в верхней части запрещённой зоны, т.к. основными носителями заряда являются электроны.

Примесный полупроводник p-типа.

Если к элементу 4 подгруппы добавить элемент 3 группы, то 3 валентных электрона образуют прочные ковалентные связи, а 4 связь остаётся не заполненной.

При сообщении дополнительной энергии, электрон отрывается с какой-то связи и заполняет эту не заполненную связь, на том месте, откуда ушёл электрон, образуется д ырка. При увеличении концентрации примеси, концентрация дырок увеличивается, и они становятся основными носителями заряда, а электроны – не основными. Полупроводник, в котором основными носителями заряда являются дырки, называется полупроводником p-типа, от латинского слова Positive – положительный. Примесь, способная принимать на свои уровни валентные электроны называется ацепторной.

Германий.

Германий (лат. Germanium), химический элемент с атомным номером 32, атомная масса 72,61. Природный германий состоит из пяти изотопов с массовыми числами 70, 72, 73, и 76. Был открыт К. А. Винклером (и назван в честь его родины — Германии) в 1886 при анализе минерала аргиродита. После того, как существование этого элемента и некоторые его свойства были предсказаны Д. И. Менделеевым. Содержание в земной коре 1,5·10^-4 % по массе. Относится к рассеянным элементам. В природе в свободном виде не встречается. Содержится в виде примеси в силикатах, осадочных железных, полиметаллических, никелевых и вольфрамовых рудах, углях, торфе, нефтях, термальных водах и водорослях. Важнейшие минералы: германит, стоттит, плюмбогерманит, аргиродит, рениерит. Для получения германия используют побочные продукты переработки руд цветных металлов, золу от сжигания углей, некоторые продукты коксохимии. Сырье, содержащее Ge, обогащают флотацией. Затем концентрат переводят в оксид GeO ₂, который восстанавливают водородом. Германий полупроводниковой чистоты с содержанием примесей 10^-3 -10^-4% получают зонной плавкой, кристаллизацией или термолизом летучего моногермана, который образуется при разложении кислотами соединений активных металлов с Ge — германидов. Германий — вещество серебристого цвета с металлическим блеском. Кристаллическая решётка кубическая, гранецентрированная типа алмаза. Температура плавления 938,25°C, кипения 2850°C, плотность 5,33 кг/дм³. Обладает полупроводниковыми свойствами, ширина запрещенной зоны 0,66 эВ (при 300 К). Германий прозрачен для инфракрасного излучения с длиной волны больше 2 мкм. По химическим свойствам Ge напоминает кремний. При обычных условиях устойчив к кислороду, парам воды, разбавленным кислотам. Германий — полупроводниковый материал, применяется в технике и радиоэлектронике при производстве транзисторов и микросхем. Тонкие пленки Ge, нанесенные на стекло, применяют в качестве сопротивлений в радарных установках. Сплавы Ge с металлами используются в датчиках и детекторах.