3. Примесная проводимость.. а) Донорная примесь.. б) Акцепторная примесь.. 4. P-n – переход.

3. Примесная проводимость.

а) Донорная примесь.

Рис 1

Если к 4-валентному полупроводнику (кремнию Si, германию Ge и др. ) добавить 5-валентную примесь (например, мышьяк), четыре валентных электрона образуют парно – электронные связи, а пятый электрон остается свободным. При добавлении одной десятимиллионной доли атомов мышьяка концентрация свободных электронов становится равной 10¹⁶ см^-3, т. е. в 1000 раз больше концентрации свободных электронов в чистом полупроводнике.

Примеси, легко отдающие электроны, называют донорными (отдающими). Полупроводник, имеющий донорные примеси, называют полупроводником n-типа (negative – отрицательный).

б) Акцепторная примесь.

Рис 2

Если в качестве примеси использовать 3-валентный индий, то для образования нормальных парно-электронных связей индию не хватит электрона, т. е. образуется дырка. Такого рода примеси называют акцепторными, а полупроводники – полупроводниками p- типа (positive – положительный).

4. P-n – переход.

Пусть два полупроводника n- и p-типов соприкасаются друг с другом. Начинается диффузия электронов в p-область, а дырок в n-область. В результате между р - и n-областями образуется контактная разность потенциалов. Электроны и дырки на границе раздела создают запирающий слой, поле которого препятствует дальнейшему переносу зарядов.

Рис 3

Рис 4

Приложим внешнее электрическое поле (рис. 3). Электроны начнут двигаться против поля, дырки по полю, т. е. будут уходить из области вблизи контакта, запирающий слой расширяется, ток через контакт не проходит. Такое направление тока называют обратным переходом или запирающим. Изменим направление внешнего поля. Изменится направление движения электронов и дырок. Теперь в области p-n-перехода они рекомбинируют, запирающий слой сужается. Ток через контакт проходит. Такое направление тока называют прямым или пропускным (рис. 4).

Таким образом, p-n-переход обладает односторонней проводимостью. Вольтамперная характеристика его представлена на рис 5.

Рис 5

5. Полупроводниковый диод.

Полупроводник с p-n- переходом называют полупроводниковым диодом. Он обладает односторонней проводимостью, гораздо проще и надежнее в работе, чем ламповый. Его используют для выпрямления переменного тока в качестве детектора. Если примеси добавить в 20-30 раз больше, получаются т. н. туннельные диоды, которые применяются как усилители и генераторы высокой частоты.

⇐ Предыдущая 12