Примесные полупроводники

     Рассмотрим примесные полупроводники. Содержащиеся в них примесные атомы могут оказывать существенное влияние на электропроводность полупроводника.
     В собственном полупроводнике - кремнии - четыре валентных электрона его атома находятся в связи с четырьмя валентными электронами соседних атомов кремния, образуя устойчивую восьмиэлектронную оболочку. При ее нарушении одновременно образуются свободный электрон и дырка, что соответствует переходу электрона из валентной зоны в свободную (зону проводимости).
     При введении в кремний атома элемента V группы Периодической системы элементов Д.И.Менделеева (например, мышьяка As) четыре из пяти его валентных электронов вступают в связь с четырьмя валентными электронами соседних атомов кремния и образуют устойчивую оболочку из восьми электронов. Девятый электрон оказывается слабо связанным с ядром пятивалентного элемента, он легко отрывается и превращается в свободный электрон, дырки при этом не образуется. Примесный атом превращается в неподвижный ион с единичным положительным зарядом. Примесь этого типа называется донорной, а полупроводники, в которые введены атомы доноров,- электронными или n-типа электропроводности. В таких полупроводниках свободных электронов больше, чем дырок, и они обладают преимущественно электронной проводимостью.
     Если в кремний введен атом трехвалентного элемента III группы Периодической системы элементов Д.И.Менделеева (например, бора B), то все три его валентных электрона вступают в связь с четырьмя электронами соседних атомов кремния. Для образования устойчивой оболочки из восьми электронов не хватает одного. Им является один из валентных электронов, отбираемый от ближайшего соседнего атома, у которого в результате образуется незаполненная связь - дырка. Примесный атом превращается в неподвижный ион с единичным отрицательным зарядом, свободного электрона при этом не образутся. Примесь такого типа называется акцепторной, а полупроводники, в которые введены атомы акцепторов - дырочными или p-типа проводимости. Дырок в них больше, чем свободных электронов, поэтому эти полупроводники обладают преимущественно дырочной электропроводностью.