Номер 7, страница 235 - гдз по физике 10 класс учебник Громыко, Зенькович

7. При каком условии в примесном полупроводнике возникает дырочная проводимость? Приведите примеры.

Дырочная проводимость (или проводимость p-типа, от англ. positive — положительный) в примесном полупроводнике возникает, когда основными носителями электрического заряда в нем становятся положительно заряженные "квазичастицы" — дырки. Дырка — это вакантное место в ковалентной связи, которое образуется при уходе электрона.

При каком условии в примесном полупроводнике возникает дырочная проводимость?

Дырочная проводимость возникает, если в кристалл собственного полупроводника, атомы которого имеют определенную валентность (например, четырехвалентные кремний Si или германий Ge), ввести атомы примеси с меньшей валентностью. Такая примесь называется акцепторной (от лат. acceptor — принимающий), так как она способна "принять" (захватить) электрон из кристаллической решетки основного вещества.

Рассмотрим механизм на примере кремния (Si, IV группа периодической системы). Атомы кремния имеют по 4 валентных электрона и образуют в кристалле по 4 ковалентные связи с соседними атомами. Если в узел этой кристаллической решетки поместить атом с тремя валентными электронами (например, бор B, алюминий Al, галлий Ga или индий In из III группы), то он сможет образовать только три полноценные ковалентные связи. Для четвертой связи у него не хватает электрона. Эта незавершенная связь и представляет собой дырку. Электрон из соседней связи может легко перескочить на это вакантное место, в результате чего дырка переместится на его место. Такое эстафетное перемещение дырок под действием внешнего электрического поля создает электрический ток. В полупроводнике с акцепторной примесью концентрация дырок ($p$) становится значительно больше концентрации свободных электронов ($n$), то есть выполняется условие $p \gg n$. Дырки являются основными носителями заряда, а электроны — неосновными.

Приведите примеры.

Полупроводники с дырочной проводимостью (p-типа) получают легированием (добавлением примесей) полупроводников IV группы элементами III группы. Наиболее распространенные примеры:

• Кремний (Si), легированный бором (B).
• Кремний (Si), легированный галлием (Ga).
• Германий (Ge), легированный индием (In).
• Германий (Ge), легированный галлием (Ga).

Ответ: Дырочная проводимость в примесном полупроводнике возникает при легировании (введении примеси) кристалла полупроводника IV группы (например, кремния) атомами акцепторной примеси, имеющей меньшую валентность (например, элементами III группы, такими как бор или галлий). Атом акцептора создает в кристаллической решетке недостаток одного электрона для образования ковалентной связи, т.е. "дырку", которая ведет себя как положительный носитель заряда и становится основным носителем тока. Примерами являются кремний, легированный бором (Si:B), и германий, легированный индием (Ge:In).