Примесные полупроводники содержат атомы посторонних элементов, встроенные в кристаллическую решетку. Примеси специально вводят в полупроводник для изменения его электрофизических свойств (этот процесс называется легированием). В примесных полупроводниках кониентрации электронов и дырок могут отличаться на много порядков, Для четырех валентных элементарных полупроводников, таких 'как германий и кремний, донорными примесями являются атомы пятивалентных элементов, таких как фосфор Р, мышьяк As, сурьма Sb, акцепторными -атомы трехвалентных элементов: бор В индий In, галлий Ga, алюминий AI.
Встраиваясь в решетку, атомы пяти валентных .элементов образуют четыре связи с ближайшими соседями, пятый электрон оказывается лишним.
Он не участвует в образовании химической связи и слабо связан с атомом примеси, легко отрывается от нею и становится свободным.
При введении трех валентного атома у него не хватает одного электрона для образования четырех связей. Недостающий электрон может быть захвачен у соседнего атома, у которого образуется дырка.
В полупроводниках существуют два вида носителей заряда -электроны и дырки. Если нет свободных носителей заряда - все электроны связаны с атомами и не могут перемещаться по кристаллу, то вещество не проводит электрический ток, т.е. является диэлектриком. Но такое положение существует только при абсолютном нуле температуры. С ростом температуры возрастает энергия колебательных движений атомов, и некоторая часть электронов приобретает энергию, достаточную для отрыва от атома. Оторвавшийся электрон может свободно перемещаться по кристаллической решетке. В том месте, откуда выбит электрон, образуется некомпенсированный положительный заряд, равный заряду электрона. Это и есть дырка. Она также может свободно перемещаться по кристаллу за счет перескока валентного электрона с соседних атомов, в результате дырка оказывается у соседнего атома и далее этот процесс повторяется. В результате образуется электронно-дыр очная пара. Этот процесс принято описывать как результат столкновения электрона с фононом. Фонон - квант энергии колебательных движений атомов кристаллической решетки. При столкновении фонон исчезает, его энергия передается электрону.
Процесс образования электронно-дырочных пар под действием теплового движения называется термогенерацией. Наряду с термогенерацией идет и обратный процесс -рекомбинация - когда свободный электрон соединяется с дыркой и восстанавливается валентная связь, пара носителей исчезает.
Собственный (чистый) полупроводник - беспримесный и бездефектный полупроводник с идеальной кристаллической решеткой. В собственном полупроводнике электроны и дырки всегда образуются парами и их концентрации и равны: n=р
Встраиваясь в решетку, атомы пяти валентных .элементов образуют четыре связи с ближайшими соседями, пятый электрон оказывается лишним.
Он не участвует в образовании химической связи и слабо связан с атомом примеси, легко отрывается от нею и становится свободным.
При введении трех валентного атома у него не хватает одного электрона для образования четырех связей. Недостающий электрон может быть захвачен у соседнего атома, у которого образуется дырка.