Примесные полупроводники. 
Основные свойства полупроводников

Примесная проводимость

проводимость полупроводник донор сопротивление Полупроводники, которые мы рассмотрели в предыдущем разделе, называются собственными полупроводниками, а их проводимость — собственной проводимостью. Название это происходит оттого, что механизм появления электронов и дырок, рассмотренный выше, определяется характером собственного энергетического спектра кристалла и ничем не связан с содержанием примесей.

Наряду с этим имеется широкий класс веществ, в которых концентрация носителей определяется примесями; эти вещества называются примесными полупроводниками.

Рассмотрим механизм образования свободных электронов и дырок в этом случае. Если в решетку кристалла входит атом другого вещества, то часть энергетических уровней этого атома попадает в запрещенный промежуток между свободной и заполненной зоной. При этом надо различать два важных случая.

Энергетический уровень, занятый валентным электроном, оказался размещенным недалеко на расстоянии? E₁ от нижнего края зоны проводимости (рис. 3). Электрон, находясь на этом уровне, не может участвовать в проводимости, но энергия теплового возбуждения, необходимая для перевода этого электрона в свободную зону, относительно мала; поэтому такие переходы будут играть основную роль при низких температурах, при которых вероятность теплового возбуждения из заполненной зоны, а следовательно, и собственная проводимость ничтожно малы.

Рис. 3. Энергетический спектр примесного электронного полупроводника.

Можно показать, что число электронов, попавших в зону проводимости с примесных уровней, выражается формулой.

где б₁ — коэффициент, пропорциональный корню из концентрации примесных атомов N₁ и С_v

(1.2).

Таким образом, при низких температурах в проводимости такого кристалла доминирующую роль играют электроны, перешедшие в зону проводимости с примесных уровней (число дырок и электронов собственной проводимости будет во много раз меньше). Такой механизм проводимости называется примесным, а полупроводник в этом случае — примесным электронным полупроводником.