Примесная проводимость полупроводников — электрическая проводимость, обусловленная наличием в полупроводнике донорных или акцепторных примесей.
Примесная проводимость, как правило, намного превышает собственную, и поэтому электрические свойства полупроводников определяются типом и количеством введенных в него легирующих примесей.
Собственная проводимость полупроводников обычно невелика, так как число свободных электронов, например, в германии при комнатной температуре порядка 3·1013 / см3. В то же время число атомов германия в 1 см3 ~ 1023. Проводимость полупроводников увеличивается с введением примесей, когда наряду с собственной проводимостью возникает дополнительная примесная проводимость.
Примесными центрами могут быть:
атомы или ионы химических элементов, внедренные в решетку полупроводника;
избыточные атомы или ионы, внедренные в междоузлия решетки;
различного рода другие дефекты и искажения в кристаллической решетке: пустые узлы, трещины, сдвиги, возникающие при деформациях кристаллов, и др.
Изменяя концентрацию примесей, можно значительно увеличивать число носителей зарядов того или иного знака и создавать полупроводники с преимущественной концентрацией либо отрицательно, либо положительно заряженных носителей.
Примеси можно разделить на донорные (отдающие) и акцепторные (принимающие).
Рассмотрим механизм электропроводности полупроводника с донорной пятивалентной примесью мышьяка As5+, которую вводят в кристалл, например, кремния. Пятивалентный атом мышьяка отдает четыре валентных электрона на образование ковалентных связей, а пятый электрон оказывается незанятым в этих связях.
Энергия отрыва (энергия ионизации) пятого валентного электрона мышьяка в кремнии равна 0,05 эВ = 0,08·10−19 Дж, что в 20 раз меньше энергии отрыва электрона от атома кремния. Поэтому уже при комнатной температуре почти все атомы мышьяка теряют один из своих электронов и становятся положительными ионами. Положительные ионы мышьяка не могут захватить электроны соседних атомов, так как все четыре связи у них уже укомплектованы электронами. В этом случае перемещения электронной вакансии — «дырки» не происходит и дырочная проводимость очень мала, то есть практически отсутствует. Небольшая часть собственных атомов полупроводника ионизирована, и часть тока образуется дырками, то есть донорные примеси — это примеси, поставляющие электроны проводимости без возникновения равного количества подвижных дырок. В итоге мы получаем полупроводник с преимущественно электронной проводимостью, называемый полупроводником n-типа.
В случае акцепторной примеси, например, трехвалентного индия In3+ атом примеси может дать свои три электрона для осуществления ковалентной связи только с тремя соседними атомами кремния, а одного электрона «недостает». Один из электронов соседних атомов кремния может заполнить эту связь, тогда атом In станет неподвижным отрицательным ионом, а на месте ушедшего от одного из атомов кремния электрона образуется дырка. Акцепторные примеси, захватывая электроны и создавая тем самым подвижные дырки, не увеличивают при этом числа электронов проводимости. Основные носители заряда в полупроводнике с акцепторной примесью — дырки, а неосновные — электроны.
Полупроводники, у которых концентрация дырок превышает концентрацию электронов проводимости, называются полупроводниками р-типа.
Необходимо отметить, что введение примесей в полупроводники, как и в любых металлах, нарушает строение кристаллической решетки и затрудняет движение электронов. Однако сопротивление не увеличивается из-за того, что увеличение концентрации носителей зарядов значительно уменьшает сопротивление. Так, введение примеси бора в количестве 1 атом на сто тысяч атомов кремния уменьшает удельное электрическое сопротивление кремния приблизительно в тысячу раз, а примесь одного атома индия на 108 — 109 атомов германия уменьшает удельное электрическое сопротивление германия в миллионы раз.
Возможность управления удельным сопротивлением благодаря введению примесей используется в полупроводниковых приборах.
Дырочная проводимость не является исключительной особенностью полупроводников. У некоторых металлов и их сплавов существует смешанная электронно-дырочная проводимость за счет перемещений некоторой части неколлективированных валентных электронов. Например, в цинке, бериллии, кадмии, сплавах меди с оловом дырочная составляющая электрического тока преобладает над электронной.
Если в полупроводник одновременно вводятся и донорные и акцепторные примеси, то характер проводимости (n- или p-тип) определяется примесью с более высокой концентрацией носителей тока — электронов или дырок.
Объяснение:
Припасы
Всё лето геологи искали в тайге алмазы. Пришла осень. Начались дожди. Геологи стали собираться домой. Перед отъездом завхоз сообщил начальнику экспедиции, что осталось сто банок сгущёнки, три килограмма муки, мешок компота и ящик масла.
– Надо поставить склад-хранилище, – решил начальник.
Геологи взяли топоры, пилы и за три дня срубили хранилище. Склад получился вроде небольшой избушки без окон, с бревенчатыми стенами. Он был поставлен на четырёх тонких столбах так, чтобы медведь по ним не мог залезть в хранилище. Получился склад, как избушка на курьих ножках.
Уложили геологи припасы и убрали лестницу. Геологи ушли, а избушка осталась стоять в тайге.
Весной геологи вновь вернулись в тайгу искать алмазы, но расположились на другой стороне реки. Завхоз предложил молодому геологу Проньке сходить и принести ребятам сладенькой сгущёнки.
Пронька взял мешок, ружьё и отправился к старому хранилищу. Пронька шёл и свистел в костяной свисток – дразнил весенних рябчиков.
Вот и знакомое место. В груди у Проньки похолодело, а в голове вдруг стало очень горячо. Под избушкой стоял огромный бурый медведь. Передними лапами он расшатывал столб. В раскрытой двери что-то зашевелилось. Оттуда сам собой стал вылезать мешок муки. Медведь подхватил мешок, когтём продырявил дырку, поднял его и стал вытряхивать муку себе на голову. Вмиг он стал похож на огромный жёлтый одуванчик. Языком он хватал мучное облако и облизывался.
Из открытой двери склада вновь высунулась рука в лохматой варежке и бросила вниз банку сгущёнки. Медведь ловко подхватил её и с силой сдавил. Липкая сладкая масса полилась на язык медведицы. В это время ловко спустился медвежонок и подхватил банку с молоком. Он лизал её, словно сплющенный леденец.
Пронька отошёл в сторону и с другой стороны подошел к медведям. Он поднял ружьё вверх и дважды выстрелил. Не успел заглохнуть выстрел, Пронька принялся кричать, громко смеяться, звать несуществующих друзей, он даже запел. Голос его звучал хрипло, но он отыскал лестницу и приставил ее к складу. Он разыскал муку, сгущёнку, чернослив, сухие груши и яблоки, сложил всё в сумку.
Слез Пронька на землю и подобрал сплющенную банку сгущёнки, похожую на блин. Теперь нужно поскорее уходить, и Пронька запел ещё громче...
(По Ю.И. Ковалю)
Задания к тексту
7. Для чего Пронька начал кричать, смеяться, звать несуществующих друзей, когда увидел медведей?
1) чтобы привлечь внимание медведей
2) чтобы его услышали люди, которые находились поблизости
3) чтобы испугать медведей
4) чтобы повеселиться
8. Выпишите предложение, подтверждающее то, что медведи съели не все припасы.
9. Восстанови порядок описанных событий. Пункт с цифрой 1 – начало рассказа.
1) Путешествие за припасами
2) Приезд экспедиции через год
3) 1. Конец первой экспедиции
4) Встреча с медведями
5) Постройка хранилища
10. Какие слова подходят для замены выражения «мучное облако».
1) белое облако
2) рассыпавшаяся мука, летающая в воздухе
3) туман
4) мутное облако
11. Что подразумевается под выражением «рука в лохматой варежке».
1) медвежья лапа в муке
2) большая лапа
3) мохнатая лапа
4) мягкая рука
12. Как ты понимаешь выделенное выражение в предложении: «Получился склад, как избушка на курьих ножках».
1) очень старым
2) деревянным, вместительным
3) высоким, на подпорках
4) с печкой и трубой
13. Определи жанр этого произведения:
1) сказка
2) басня
3) художественный рассказ
4) исторический рассказ
5) научно-познавательный рассказ
14. Что нужно для того, чтобы сохранить
Объяснение: