Номер 1268, страница 287 - гдз по физике 10 класс сборник задач Дорофейчик, Белая

1268. Какой проводимостью будет обладать германий при введении в него небольшого количества: а) фосфора; б) цинка; в) галлия; г) сурьмы?

Тип проводимости полупроводника, такого как германий, при введении в него примеси (легировании) определяется валентностью атомов примеси по отношению к валентности атомов самого полупроводника. Атомы германия (Ge) находятся в IV группе периодической таблицы и имеют 4 валентных электрона, которые участвуют в образовании ковалентных связей в кристаллической решетке.

1. Если в германий вводится примесь элемента с валентностью больше 4 (например, 5), то такие примеси называются донорными. Четыре из пяти валентных электронов атома примеси образуют ковалентные связи с соседними атомами германия, а пятый электрон оказывается "лишним" и становится свободным носителем заряда — электроном. В этом случае основными носителями заряда становятся электроны, и такая проводимость называется электронной (n-типа).

2. Если вводится примесь элемента с валентностью меньше 4 (например, 2 или 3), то такие примеси называются акцепторными. Атому примеси не хватает электронов для образования четырех ковалентных связей. В месте недостающего электрона образуется вакансия, называемая "дыркой". Дырка может быть заполнена электроном от соседнего атома, при этом она переместится на его место. Движение дырок эквивалентно движению положительных зарядов. В этом случае основными носителями заряда становятся дырки, и такая проводимость называется дырочной (p-типа).

а) фосфора
Фосфор (P) — элемент V группы периодической таблицы, его атом имеет 5 валентных электронов. Так как валентность фосфора (5) больше валентности германия (4), фосфор является донорной примесью. При введении фосфора в германий появятся свободные электроны, и германий приобретет электронную проводимость.
Ответ: германий будет обладать электронной проводимостью (n-типа).

б) цинка
Цинк (Zn) — элемент II группы, его атом имеет 2 валентных электрона. Валентность цинка (2) меньше валентности германия (4), поэтому цинк является акцепторной примесью. Каждый атом цинка создаст две "дырки" в кристаллической решетке германия. Германий приобретет дырочную проводимость.
Ответ: германий будет обладать дырочной проводимостью (p-типа).

в) галлия
Галлий (Ga) — элемент III группы, его атом имеет 3 валентных электрона. Валентность галлия (3) меньше валентности германия (4), поэтому галлий является акцепторной примесью. При введении галлия в германий образуются "дырки", и германий приобретет дырочную проводимость.
Ответ: германий будет обладать дырочной проводимостью (p-типа).

г) сурьмы
Сурьма (Sb) — элемент V группы, её атом имеет 5 валентных электронов. Как и фосфор, сурьма имеет валентность (5) большую, чем у германия (4), и является донорной примесью. Германий, легированный сурьмой, приобретет электронную проводимость.
Ответ: германий будет обладать электронной проводимостью (n-типа).