ПРИМЕСНАЯ ПРОВОДИМОСТЬ В ПОЛУПРОВОДНИКАХ

Идеально чистых полупроводниковых материалов, которые обладали бы одной лишь собственной прово­димостью, не существует. Обычно полупроводник обла­дает каким-то вполне определенным типом проводимо­сти: или только дырочны’м (p-тип), или только электрон­ным (n-тип). Тип проводимости полупроводника опре­деляется валентностью внедренной в его кристалличе­скую решетку активной примеси.

Для кремния активными примесями будут являться элементы, входящие з третью (бор, алюминий, галлий, индий, таллий) или ‘пятую (‘фосфор, мышьяк, сурьма, висмут) группы ‘периодической таблицы Менделеева. Сам же кремний относится к четвертой группе периоди­ческой таблицы.

Обычно внедрение в кремний активных іпримесей про­исходит по узла’м его кристаллической решетки. Решет­ка кремния имеет кубическую форму, где каждый атом находится в узле решетки и связан так называемыми ковалентными или парно-электронными связями с че­тырьмя соседними атомами.

При внедрении в кремний ‘Примеси элементов ІПЯТОЙ группы: (последние характеризуются те’м, что на внеш­ней электронной оболочке их атомов имеется пять элек­тронов) четыре электрона атома примеси окажутся свя­занными с четырьмя соседними атомами кремния, а пя­тый электрон останется несвязанным. Этот электрон в создавшихся условиях будет очень слабо связан со своим атомом и іпри воздействии даже очень низкой тем­пературы легко становится свободным. Атом примеси три этом становится положительно заряженным ионом.

Таким образом, примеси из элементов пятой группы легко отдают свои электроны и являются источниками свободных электронов, создавая кремний с электронной проводимостью. Такие тримеси называются донорными.

Если в кремний внедрена примес?. одного из элемен-

Тов третьей группы (три электрона во внешней элек­тронной оболочке), то для создания полной связи атома примеси ‘с ‘соседними четырьмя атомами кремния атом примеси «притягивает» к себе электрон из соседнего ат ома кремния, образуя в последнем «дырку». При этом ато’м шримеси становится отрицательно заряженным ионом. Такие примеси называются акцепторными. Акцеп­торные примеси создают дырочную проводимость крем­ния.

Величина примесной проводимости пропорциональ­на концентрации внедренной примеси и, таким образом, может изменяться в широких пределах.

При поглощении света. полупроводником с примес­ной проводимостью за счет возбуждения агомсв основ­ного материала (например, кремния) будут создаваться парьи электрон-дырка. Создание дополнительных свобод­ных носителей тока увеличит проводимость полупровод­никового материала.

Изменение проводимости под действием света у по­лупроводника с примесной проводимостью значительно меньше, чем у полупроводника с собственной проводи­мостью. Увеличение проводимости под действием света у примесных полупроводников уменьшается по мере воз­растания в нем концентрации примеси.