Номер 1270, страница 288 - гдз по физике 10 класс сборник задач Дорофейчик, Белая

1270. Для получения примесной проводимости нужного типа в полупроводниковой технике часто применяют фосфор, галлий, мышьяк, индий, сурьму. Какие из этих элементов можно ввести в качестве примеси в германий, чтобы получить электронную проводимость?

Решение

Электронная проводимость (проводимость n-типа) в полупроводниках создается путем введения донорной примеси. Донорная примесь — это химический элемент, валентность которого выше валентности атомов основного полупроводника. Атомы донорной примеси "отдают" лишние электроны в кристалл, которые становятся свободными носителями заряда.

В данном случае основной полупроводник — германий (Ge). Германий находится в 14-й группе (по старой классификации — IV группа) периодической системы элементов, следовательно, он является четырехвалентным элементом. Для создания в нем электронной проводимости необходимо ввести примесь пятивалентного элемента, то есть элемента из 15-й группы (V группы).

Когда атом пятивалентной примеси замещает атом германия в кристаллической решетке, четыре из его валентных электронов образуют ковалентные связи с соседними атомами германия. Пятый валентный электрон оказывается слабо связанным со своим атомом и при небольшой затрате энергии становится свободным, увеличивая тем самым концентрацию свободных электронов и, как следствие, электронную проводимость материала.

Рассмотрим предложенные элементы с точки зрения их положения в периодической таблице и валентности:

1. Фосфор (P): находится в 15-й группе, пятивалентен. Является донорной примесью для германия.

2. Галлий (Ga): находится в 13-й группе, трехвалентен. Является акцепторной примесью, создает дырочную проводимость (p-типа).

3. Мышьяк (As): находится в 15-й группе, пятивалентен. Является донорной примесью для германия.

4. Индий (In): находится в 13-й группе, трехвалентен. Является акцепторной примесью.

5. Сурьма (Sb): находится в 15-й группе, пятивалентен. Является донорной примесью для германия.

Таким образом, для получения германия с электронной проводимостью следует использовать элементы с пятью валентными электронами: фосфор, мышьяк и сурьму.

Ответ: фосфор, мышьяк, сурьма.