Примесная проводимость полупроводника

§ 151. ПРИМЕСНАЯ ПРОВОДИМОСТЬ ПОЛУПРОВОДНИКА

Электропроводимость полупроводников германия и кремния резко возрастает, когда к ним добавляют примеси в ничтожно ма­лых, но в строго определенных количествах. К таким примесям, прибавляемым к германию и носящим название донорных, относят­ся сурьма и мышьяк. Это пятивалентные химические элементы, имеющие по пять электронов на наружной оболочке атома.

Нетрудно понять, что примесные электроны образуют с сосед­ними атомами такие же связи, как и германий, причем используют­ся в этом случае лишь четыре электрона, а пятый (рис. 208, а) оказывается лишним, слабо связанным и может легко быть оторван от своего атома.

Несмотря на то, что количество примеси незначительно, число образующихся при ее наличии слабо связанных электронов в де­сятки раз превышает их число в чистом германии.

Таким образом, германий, обогащенный пятивалентной при­месью, обладает преимущественно носителями электрического заря­да в виде свободных (лишних) электронов и поэтому его примесная проводимость будет электронной.

Иную примесную про­водимость приобретает германий, если в него вво­дить атомы трехвалент­ных элементов. В качест­ве такой трехвалентной примеси используется ин­дий.

Так как атомы индия имеют три валентных электрона, то при образо­вании связей с атомами германия одна из четырех возможных связей (рис. 208, б) оказывается не­полной, и каждый атом индия присоединяет к себе  по четвертому электрону от атомов германия. В результате этого в атомах германия появляются дырки.

Таким образом, германий, обогащенный трехвалентной (акцеп­торной) примесью, обладает преимущественно носителями положи­тельного электрического заряда в виде дырок, т. е. дырочной про­водимостью.

Из сказанного следует, что введением примеси можно во много раз увеличить проводимость полупроводника и придать ей резко выраженный электронный или дырочный характер.