Полупроводники отличаются от проводниковых материалов возможностью тонкого управления их проводимостью. Она зависит от веществ, из которых изготовлен материал, и внешних условий, например, температуры, и типа носителей заряда. Рассмотрим, какой полупроводник называется собственным, какой – примесным. Разберёмся с их особенностями и отличиями.
Собственная и примесная электропроводность полупроводников
Валентная зона с зоной проводимости материалов, которые пропускают электрический ток, перекрывают одна другую. В диэлектриках есть широкая запрещённая зона, у полупроводников она также присутствует, однако она узкая. Значит, при определённых условиях носители зарядов могут переходить из валентной в зону проводимости. Для перехода из первой во вторую электрону необходимо придать дополнительную энергию.
Проводимость полупроводников – это способность передавать электрическую волновую энергию, она определяет возникновение в материалах электротока под действием электрических полей. Величина обратно пропорциональна сопротивлению материала. Наиболее распространённые материалы с узкой запрещённой зоной – кремний и германий. Существует два вида проводимости полупроводников: собственная (чистая) и примесная.
Чем обусловлена проводимость собственных полупроводников
В образцовом кристалле ток проводится в равной мере заряженными частицами – электронами и так называемыми дырками. Рассмотрим на примере кристалла четырёхвалентного кремния.
Вокруг каждого атома вещества размещено восемь электронов – так формируется по четыре двухэлектронные связи с расположенными по соседству атомами.
При нагреве, например, во время прохождения тока, электронам придаётся дополнительная энергия, которой достаточно для разрыва межатомных связей. Так образуются свободные электроны – носители электрозаряда. По мере отрыва элементарных частиц образуются так называемые дырки, между которыми могут перемещаться соседние электроны и так по цепочке. Это дырочная проводимость.
Собственными называют проводники с дырочно-электронной электропроводимостью.
Примесные полупроводники, их отличие от чистых
Из-за низкой собственной проводимости проводников её улучшают за счет примесной. Она повышает электропроводимость материала без нагрева. В случае с кремнием в его кристалл добавляется:
- Трёхвалентная примесь (индий) – вызывает образование дырки из-за недостатка электронов. Электропроводность зовут акцепторной, p-типа, ток проводится преимущественно за счёт электронов.
- Пятивалентная примесь (мышьяк) – образует свободный электрон, не связанный с атомами кремния ковалентными связями. Такая проводимость называется донорной, n-типа, основные проводники тока – дырки.
Чистые и примесные полупроводники отличаются типом носителей зарядов и способом их образования. Первые – это чистые материалы с электронной электропроводимостью, вторые – материалы с примесями, которые определяют переносчика электрической энергии.
Тесты
Каким типом проводимости обладают полупроводники без примесей?
- Акцепторным.
- Собственным.
- Донорным.
Что такое собственная проводимость полупроводников? Это проводимость тока …
- Равным числом дырок и отрицательных элементарных частиц.
- Преимущественно электронами.
- Только дырками.
Как вы считаете, материал был полезен?