Номер 5, страница 235 - гдз по физике 10 класс учебник Громыко, Зенькович

5. Что называют примесной проводимостью полупроводников?

Примесной проводимостью полупроводников называют их электропроводность, которая возникает в результате целенаправленного введения в их чистую кристаллическую решетку атомов других химических элементов (примесей). Этот процесс легирования позволяет значительно увеличить концентрацию носителей заряда и управлять типом проводимости полупроводника. В отличие от собственной проводимости, которая обусловлена разрывом ковалентных связей и образованием пар электрон-дырка, примесная проводимость определяется свойствами введенной примеси.

Существует два основных вида примесной проводимости.

Электронная проводимость (n-тип)

Этот тип проводимости возникает, когда в полупроводник IV группы (например, кремний $Si$ или германий $Ge$) вводят примесь элемента V группы (например, фосфор $P$, мышьяк $As$). Такая примесь называется донорной (отдающей).

Атом примеси, замещая атом основного вещества в кристаллической решетке, использует четыре своих валентных электрона для образования ковалентных связей с соседними атомами. Пятый валентный электрон оказывается избыточным, слабо связанным со своим атомом. Небольшой энергии (например, тепловой при комнатной температуре) достаточно, чтобы этот электрон оторвался и стал свободным носителем заряда (электроном проводимости). Сам атом примеси превращается в неподвижный положительный ион.

Таким образом, каждый атом донорной примеси создает один свободный электрон, не порождая при этом дырку. В результате концентрация свободных электронов ($n$) становится намного больше концентрации дырок ($p$). Электроны становятся основными носителями заряда, а дырки – неосновными. Такой полупроводник называют полупроводником n-типа (negative – отрицательный), так как его проводимость обеспечивается в основном движением отрицательно заряженных электронов.

Дырочная проводимость (p-тип)

Этот тип проводимости возникает, когда в полупроводник IV группы вводят примесь элемента III группы (например, бор $B$, галлий $Ga$, индий $In$). Такая примесь называется акцепторной (принимающей).

Атому акцепторной примеси не хватает одного валентного электрона для образования четырех полноценных ковалентных связей с соседними атомами. В одной из связей возникает вакантное место – дырка. Эта дырка может быть заполнена электроном из соседней ковалентной связи. Когда электрон перескакивает в дырку, он завершает связь у атома примеси (превращая его в неподвижный отрицательный ион), но оставляет новую дырку на своем прежнем месте. Этот процесс эстафетного перемещения электронов по вакантным местам эквивалентен движению положительно заряженной дырки по кристаллу.

Таким образом, каждый атом акцепторной примеси создает одну подвижную дырку. В таком полупроводнике концентрация дырок ($p$) значительно превышает концентрацию свободных электронов ($n$). Дырки становятся основными носителями заряда, а электроны – неосновными. Такой полупроводник называют полупроводником p-типа (positive – положительный), а его проводимость – дырочной.

Ответ: Примесная проводимость полупроводников – это их электрическая проводимость, обусловленная наличием в их составе легирующих примесей, которые поставляют в кристалл основные носители заряда: свободные электроны (в случае донорной примеси, создающей n-тип проводимости) или дырки (в случае акцепторной примеси, создающей p-тип проводимости).