Напівпровідники р-типу

При введенні у чотиривалентний кристал германію домішки тривалентного індію (In) чи галію (Ga), частина домішкових ато­мів заміщує у вузлах ґратки атоми основного кристала (рис. 4.4, а). Для утворення ковалентних зв'язків між атомом домішки і гер­манію не вистачає одного електрона, тому що атоми домішки мають лише три валентні електрони і атом домішки утворює мі­цні зв'язки тільки з трьома сусідніми атомами германію, а четвер­тий зв'язок є незаповнений. У цих умовах будь-який електрон су­сіднього атома германію може легко відірватись і заповнити цей зв'язок, при цьому атом індію виявиться зарядженим негативно, а атом германію, що віддав свій валентний електрон, перетворить­ся в іон (дірку), який зв'язаний із сусідніми атомами тільки трьома зв'язками.

Рис. 4.4. Виникнення дірки в кристалі напівпровідника р-типу (а) і відображення цього процесу на енергетичній діаграмі (б)

 

Ці дірки можуть бути заповнені електронами за рахунок роз­риву будь-яких зв'язків сусідніх атомів германію, у результаті чого дірки переміщуються, а атоми домішок перетворюються в нерухомі негативно заряджені іони. Енергетичний рівень домішки W розміщений у забороненій зоні біля валентної зони, тому до­сить невеликої енергії, щоб електрони з верх­ніх рівнів валентної зони перескочили на рівні атомів домішок і заповнили відсутні зв'язки (див. рис. 4.4, б). Внаслідок цього у валентній зоні виникають вакантні енергетичні рівні (дірки), а ато­ми домішок стають негативними іонами Отже, кількість дірок у напівпровіднику з тривалентними домішками збільшується, а кі­лькість електронів провідності не зростає.

· Напівпровідники з надлишком дірок мають діркову провід­ність і називаються напівпровідниками р-типу(positive), або р- напівпровідниками.Домішка з меншою валентністю спричинює виникнення дірок у валентній зоні і називається акцепторною. У напівпровіднику р-типу(з акцепторною домішкою) основниминосіями електричного струму є дір­ки,а неосновними - електрони. У напівпровіднику п-типуз донорними домішками, навпаки, основниминосіями струму і є електрони,а неосновними - дірки.

Таким чином, у напівпровідниках з власною провідністю по­вна провідність є сумою приблизно однакових електронної і діркової провідності. У напівпровідниках з домішками повна провід­ність є сумою домішкової і власної провідності. Домішкова про­відність перевищує власну провідність при низьких температу­рах. За високих температур, коли значно зростає кількість елект­ронів у зоні провідності внаслідок їх переходу з валентної зони, а всі атоми домішок іонізовані, власна провідність напівпровідни­ка може бути більшою, ніж домішкова.

Література:

1 Конструкционные и электротехнические материалы: Учеб. для учащихся электротехн. спец. /В.Н. Бородулин, А.С. Воробьев, С.Я. Попов и др.; Под ред. В.А. Филикова. – М.: Высш. шк., 1990 2 Кузьмин Б.А., Самохацкий А.И. Металлургия, металловедения и конструкционные материалы. – М.: Высш. шк., 1984 3 Корицкий В.И. Электротехнические материалы. – Энергия. 1978 4 Электротехнические материалы. Справочник. Под ред. В.А. Березина. –М.: Энергоатомиздат, 1983