Номер 2, страница 235 - гдз по физике 10 класс учебник Громыко, Зенькович

2. Какова природа электрического тока в полупроводниках?

Какова природа электрического тока в полупроводниках?

Природа электрического тока в полупроводниках является двойственной. В отличие от металлов, где ток представляет собой упорядоченное движение только свободных электронов, в полупроводниках в этом процессе участвуют два типа носителей заряда: свободные электроны и дырки.

Свободные электроны. В кристаллической решетке полупроводника атомы связаны между собой ковалентными связями. При получении достаточного количества энергии (например, при нагревании или под действием света) электрон может разорвать эту связь и стать свободным. Такие электроны могут перемещаться по всему объему кристалла. Поскольку электроны имеют отрицательный заряд, под действием внешнего электрического поля они движутся упорядоченно против направления поля, создавая электронный ток.

Дырки. Когда электрон покидает ковалентную связь, на его месте образуется вакансия, то есть недостаток электрона. Эта вакансия ведет себя как частица с положительным зарядом, равным по модулю заряду электрона, и называется «дыркой». На место образовавшейся дырки может переместиться электрон из соседней ковалентной связи. В результате этого процесса дырка как бы перемещается на место того электрона, который ее заполнил. Это эстафетное движение дырок под действием внешнего электрического поля происходит по направлению поля и создает дырочный ток.

Проводимость полупроводников бывает двух видов:

• Собственная проводимость. Характерна для химически чистых полупроводников. В них число свободных электронов равно числу дырок, так как они появляются парами. Эта проводимость, как правило, невелика.
• Примесная проводимость. Для изменения электрических свойств в полупроводники вводят примеси (легируют). Если вводят донорную примесь (с большим числом валентных электронов), основными носителями заряда становятся электроны (проводимость n-типа). Если вводят акцепторную примесь (с меньшим числом валентных электронов), основными носителями становятся дырки (проводимость p-типа).

Таким образом, полный ток $I$ в полупроводнике складывается из электронного ($I_n$) и дырочного ($I_p$) токов:

$I = I_n + I_p$

Важно, что хотя электроны и дырки движутся в противоположных направлениях, создаваемые ими токи сонаправлены (по направлению электрического поля), так как у них противоположные знаки зарядов.

Ответ: Природа электрического тока в полупроводниках обусловлена упорядоченным движением двух типов носителей заряда: отрицательно заряженных свободных электронов и положительно заряженных квазичастиц, называемых дырками.