Какие свойства придают полупроводникам донорные и акцепторные примеси
*Акцепторные примеси — атомы химических элементов, внедренные в кристаллическую решетку полупроводника и создающие дополнительную концентрацию дырок. Акцепторными примесями являются химические элементы, внедренные в полупроводник с большей, чем у примеси, валентностью.
*Акцепторные примеси (акцепторы)(от лат. acceptor — — «принимающий») — примесные (чужеродные, специально внесённые в полупроводник) атомы, которые могут захватывать валентные электроны вещества и тем самым создавать дырки. Например, типичные акцепторы для Si и Ge — А1, В. Если в кристалле четырёхвалентного германия (Ge) заместить один атом атомом трёхвалентного индия (In), имеющим три валентных электрона на внешней оболочке, то для образования всех связей в решётке Ge возникнет недостаток одного электрона. Проводимость такого полупроводника будет в основном дырочной. Полупроводники с преобладанием дырочной проводимости называются полупроводниками р-типа (от лат. positivus — «положительный»).
*Донорные примеси — атомы химических элементов:
— внедренные в кристаллическую решетку полупроводника;
и
— создающие дополнительную концентрацию свободных электронов.
Донорными примесями являются химические элементы, внедренные в полупроводник с меньшей, чем у примеси, валентностью.
Встроенные в кристаллическую решетку Ge или Si примеси из V группы (P, As, Sb) называются донорными примесями. ΔED – энергия активации донорной примеси – энергия, необходимая для переброски электрона с донорного уровня в зону проводимости.
В запрещенной зоне движение электронов и дырок не возможно. Так как донорный уровень находится в запрещенной зоне, дырка, оставшаяся после переброски электрона в зону проводимости остается неподвижна.
Так как ΔED« ΔЕ0 при комнатной температуре, где ΔЕ0 — ширина запрещенной зоны, то все электроны примесей будут переброшены в зону проводимости.
Акцепторными примесями в полупроводниках IV группы будут являться примеси из элементов III группы (Al, Ga, In)
Атом In образует только три связи с атомами Si, четвертый незанятый уровень находится вблизи валентной зоны на расстоянии ΔEa – энергии активации акцепторной примеси. В запрещенной зоне электрон двигаться не может. При рабочих температурах полупроводниковых приборов большинство акцепторных уровней занято электронами, таким образом обеспечивается дырочная проводимость таких полупроводников.
9. Бинарные полупроводники AIIIBVтипа. Бинарные полупроводники АIIBVI типа.
A и B обозначают различные элементы, а римские цифры их принадлежность к соответствующим группам таблицы Менделеева. AIII – Ga, In, Al BV – P, As, Sb
При увеличении порядкового номера элемента AIII уменьшается температура плавления и ширина запрещенной зоны бинарных полупроводников AIIIBV. Это связано с уменьшением прочности связи и усилением металлических свойств рассматриваемых соединений. Такие полупроводники получают прямым синтезом.
В образовании бинарных полупроводников АIIBVI типа участвуют металлы побочной подгруппы второй группы таблицы Менделеева
Обладают собственной электронно-дырочной проводимостью
10. Бинарные полупроводники AIIIBVтипа. Бинарные полупроводники АIIBVI типа.
A и B обозначают различные элементы, а римские цифры их принадлежность к соответствующим группам таблицы Менделеева.
При увеличении порядкового номера элемента AIII уменьшается температура плавления и ширина запрещенной зоны бинарных полупроводников AIIIBV. Это связано с уменьшением прочности связи и усилением металлических свойств рассматриваемых соединений. Такие полупроводники получают прямым синтезом.
В образовании бинарных полупроводников АIIBVI типа участвуют металлы побочной подгруппы второй группы таблицы Менделеева
Обладают собственной электронно-дырочной проводимостью.
Основное различие между Донорными и Акцепторными примесями заключается в том, что элементы в группе V периодической таблицы элементов обычно действуют как Донорные примеси (отдающие), тогда как элементы в группе III обычно действуют как Акцепторные примеси (принимающие).
Легирование полупроводников — это процесс, при котором добавляются примеси в полупроводник. Легирование используется для увеличения проводимости полупроводника. Существует две основные формы примесей: Донорные и Акцепторные. При донорном легировании добавляются Донорные примеси, тогда как при акцепторном легировании добавляются Акцепторые примеси.
Содержание
- Обзор и основные отличия
- Что такое Донорные примеси
- Что такое Акцепторные примеси
- В чем разница между Донорными и Акцепторными примесями
- Заключение
Что такое Донорная примесь?
Донорные примеси — это донорные (отдающие) химические элементы, добавляемые к полупроводнику для увеличения его электропроводности. Элементы в V группе периодической таблицы элементов являются общими донорными примесями. Донором является атом или группа атомов, которые могут образовывать области n-типа (от англ. «negativ» — что переводится как «отрицательный») при добавлении в полупроводник. Типичным примером является кремний (Si).
Кремний с Донорной примесью фосфора
К элементам V группы, которые часто служат в качестве донорных примесей, относятся мышьяк (As), фосфор (P), висмут (Bi) и сурьму (Sb). Эти элементы имеют пять электронов в своей внешней электронной оболочке (у них есть пять валентных электронов). При добавлении одного из этих примесных элементов к кремнию, образуется четыре ковалентные связи.
Но теперь есть свободный электрон, так как было пять валентных электронов. Этот электрон так и останется свободным электроном, что увеличит проводимость полупроводника. Число примесных атомов определяет количество свободных электронов, присутствующих в доноре.
Что такое Акцепторная примесь?
Акцепторная примесь представляют собой акцепторные (принимающие) химические элементы, добавляемые в полупроводник для увеличения его электропроводности. Элементы в III группе периодической таблицы элементов используются в качестве акцепторных примесей. Эти элементы включают алюминий (Al), бор (B) и галлий (Ga). Акцептор представляет собой легирующую примесь, которая образует области р-типа (от англ. «positiv» — что переводится как «положительный») при добавлении в полупроводник. Атомы акцепторных примесей имеют три валентных электрона в своих внешних электронных оболочках.
Кремний с Акцепторной примесью бораПри добавлении в полупроводник акцепторного атома примеси, например такого как алюминий, он заменяет атомы кремния в полупроводнике. Перед этим атом кремния имеет вокруг себя четыре ковалентные связи. Когда атом алюминия занимает положение кремния, этот атом алюминия образует только три ковалентные связи, что, в свою очередь, приводит к образованию свободной вакансии ковалентной связи у соседних атомов. Эта свободная вакансия называется дыркой. Из соседней ковалентной связи на место свободной дырки может перескочить электрон. Эти дырки используются при прохождении электричества через полупроводник. При прохождении электричества в полупроводнике происходит хаотическое блуждание дырок.
Когда число добавленных примесных атомов увеличивается, число дырок, присутствующих в полупроводнике, также увеличивается. Это добавление примеси, увеличивает проводимость в полупроводнике. После завершения процесса легирования полупроводник становится внешним (легированным) полупроводником.
В чем разница между Донорными и Акцепторными примесями?
| Донорные против Акцепторных примесей | |
| Донорные примеси — это донорные элементы, добавляемые к полупроводнику для увеличения его электропроводности | Акцепторные примеси представляют собой акцепторные элементы, добавляемые к полупроводнику для увеличения его электропроводности |
| Распространенные примеси | |
| Элементы V группы | Элементы III группы |
| Примеры примесей | |
| Мышьяк (As), фосфор (P), висмут (Bi) и сурьма (Sb) | Алюминий (Al), бор (B) и галлий (Ga) |
| Процесс | |
| Увеличение свободных электронов в полупроводнике | Увеличение дырок в полупроводнике |
| Валентные Электроны | |
| Атомы имеют пять валентных электронов | Атомы имеют три валентных электрона |
| Ковалентное соединение | |
| Образует четыре ковалентные связи внутри полупроводника, оставляя пятый электрон в качестве свободного электрона | Образует три ковалентные связи внутри полупроводника, оставляя дырку, где ковалентная связь отсутствует |
Заключение — Донорные против Акцепторных примесей
Полупроводники — это материалы, занимающие промежуточное место между диэлектриками, который не является проводником, и проводниками. Доноры и Акцепторы — это легирующие примеси, которые образуют проводящие электрический ток области в полупроводниках. Легирование Донором или Акцептором — это процессы, которые увеличивают электропроводность полупроводника. Основное различие между Донорными и Акцепторными примесями заключается в том, что элементы в III группе периодической таблицы действуют как Донорные примеси, тогда как элементы в V группе действуют как Акцепторные примеси.
Îòëè÷èòåëüíîé îñîáåííîñòüþ ïîëóïðîâîäíèêîâ ÿâëÿåòñÿ èõ ñïîñîáíîñòü ñóùåñòâåííî óâåëè÷èâàòü ïðîâîäèìîñòü ïðè äîáàâëåíèè ïðèìåñåé â êðèñòàëë. Ïðîâîäèìîñòü ýòà, â îòëè÷èå îò ñîáñòâåííîé, òàê è íàçûâàåòñÿ — ïðèìåñíàÿ ïðîâîäèìîñòü. Èìåííî áëàãîäàðÿ ýòîìó ñâîéñòâó ïîëóïðîâîäíèêè íàøëè ñòîëü øèðîêîå ïðàêòè÷åñêîå ïðèìåíåíèå.
Ïðèìåñíàÿ ïðîâîäèìîñòü ïîëóïðîâîäíèêà, â çàâèñèìîñòè îò âèäà ïðèìåñè, ìîæåò áûòü ýëåêòðîííîé — åå ñîçäàþò äîíîðíûå ïðèìåñè — ëèáî äûðî÷íîé — åå ñîçäàþò àêöåïòîðíûå ïðèìåñè. Ïîëóïðîâîäíèêè ñ ýëåêòðîííîé ïðîâîäèìîñòüþ íàçûâàþòñÿ ïîëóïðîâîäíèêàìè n-òèïà (îò ñëîâà negative — îòðèöàòåëüíûé). Ïîëóïðîâîäíèêè ñ äûðî÷íîé ïðèìåñíîé ïðîâîäèìîñòüþ íàçûâàþòñÿ ïîëóïðîâîäíèêàìè p—òèïà (îò ñëîâà positive — ïîëîæèòåëüíûé).
Äîíîðíûå ïðèìåñè .
Äîíîðíûìè ïðèìåñÿìè ÿâëÿþòñÿ òàêèå, äîáàâëåíèå êîòîðûõ ïðèâîäèò ê ñóùåñòâåííîìó óâåëè÷åíèþ êîíöåíòðàöèè ñâîáîäíûõ ýëåêòðîíîâ â êðèñòàëëå. Äëÿ òîãî, ÷òîáû ïðèìåñü áûëà äîíîðîì ýëåêòðîíîâ, íåîáõîäèìî, ÷òîáû âàëåíòíîñòü ýëåìåíòîâ, åå ñîñòàâëÿþùèõ, áûëà áîëüøå âàëåíòíîñòè àòîìîâ ðåøåòêè. Äëÿ êðåìíèÿ òàêîé äîíîðíîé ïðèìåñüþ ÿâëÿþòñÿ àòîìû ïÿòèâàëåíòíîãî ìûøüÿêà (As). ×åòûðå ýëåêòðîíà As ó÷àñòâóþò â îáðàçîâàíèè ïàðíîýëåêòðîííîé ñâÿçè, à ïÿòûé ýëåêòðîí îêàçûâàåòñÿ î÷åíü ñëàáî ñâÿçàííûì ñ àòîìîì As è ëåãêî ñòàíîâèòñÿ ñâîáîäíûì.
Àêöåïòîðíûå ïðèìåñè .
Àêöåïòîðíûå ïðèìåñè ïðèâîäÿò ê óâåëè÷åíèþ êîíöåíòðàöèè äûðîê.  ñîîòâåòñòâèè ñ âûøåñêàçàííûì, âàëåíòíîñòü àòîìîâ àêöåïòîðíîé ïðèìåñè íèæå âàëåíòíîñòè àòîìîâ ðåøåòêè êðèñòàëëà. Äëÿ êðåìíèÿ òàêîé ïðèìåñüþ ÿâëÿåòñÿ òðåõâàëåíòíûé èíäèé (In). Òåïåðü äëÿ îáðàçîâàíèÿ íîðìàëüíûõ ïàðíîýëåêòðîííûõ ñâÿçåé ñ ñîñåäÿìè íå õâàòàåò îäíîãî ýëåêòðîíà.  ðåçóëüòàòå îáðàçóåòñÿ äûðêà. Ïðè íàëè÷èè ïîëÿ âîçíèêàåò äûðî÷íàÿ ïðîâîäèìîñòü.
 ïîëóïðîâîäíèêå n-òèïà ýëåêòðîíû ÿâëÿþòñÿ îñíîâíûìè íîñèòåëÿìè çàðÿäà, à äûðêè — íåîñíîâíûìè.  ïîëóïðîâîäíèêå p-òèïà äûðêè ÿâëÿþòñÿ îñíîâíûìè íîñèòåëÿìè çàðÿäà, à ýëåêòðîíû — íåîñíîâíûìè.
p — n Ïåðåõîä .
p—n-Ïåðåõîä — ýòî ïðîñòåéøàÿ ïîëóïðîâîäíèêîâàÿ ñòðóêòóðà, êîòîðàÿ èñïîëüçóåòñÿ â áîëüøèíñòâå ïîëóïðîâîäíèêîâûõ ïðèáîðîâ. Äëÿ ïîëó÷åíèÿ p-n-ïåðåõîäà ïîëóïðîâîäíèêîâûé îáðàçåö ëåãèðóþò (ââîäÿò â íåãî ïðèìåñè) òàêèì îáðàçîì, ÷òîáû â îäíîé åãî ÷àñòè ïðåîáëàäàëè äîíîðíûå ïðèìåñè, à â äðóãîé — àêöåïòîðíûå, â ðåçóëüòàòå ïîëó÷àþò êîíòàêò ïîëóïðîâîäíèêà n-òèïà ñ ïîëóïðîâîäíèêîì p-òèïà.
Îñíîâíûì ñâîéñòâîì p-n-ïåðåõîäà ÿâëÿåòñÿ åãî ñïîñîáíîñòü ïðîïóñêàòü òîê òîëüêî â îäíîì íàïðàâëåíèè, åñëè íàïðÿæåíèå ïðèëîæåíî ê îáðàçöó òàê, ÷òî ïðîâîäèìîñòü îñóùåñòâëÿåòñÿ îñíîâíûìè íîñèòåëÿìè òîêà, êàê ýòî ïîêàçàíî íà ðèñóíêå âûøå: «-» ñî ñòîðîíû ïîëóïðîâîäíèêà n-òèïà, «+» — ñî ñòîðîíû p-òèïà (ýëåêòðîíû èç n-îáëàñòè ïåðåõîäÿò â p-îáëàñòü, è íàîáîðîò).
Åñëè òåïåðü ïîìåíÿòü ïîëÿðíîñòü ïðèëîæåííîãî íàïðÿæåíèÿ U, òî òîê ÷åðåç p-n-ïåðåõîä ïðàêòè÷åñêè íå èäåò, ò. ê. ïåðåõîä ÷åðåç êîíòàêò îñóùåñòâëÿåòñÿ íåîñíîâíûìè íîñèòåëÿìè, êîòîðûõ ìàëî. Âîëüò-àìïåðíàÿ õàðàêòåðèñòèêà ð-n-ïåðåõîäà èçîáðàæåíà íà ðèñóíêå íèæå.
Çäåñü ïðàâàÿ ÷àñòü ãðàôèêà — ýòî ïðÿìîé ïåðåõîä (îñóùåñòâëÿåìûé îñíîâíûìè íîñèòåëÿìè), ëåâàÿ, ïóíêòèðíàÿ ÷àñòü — îáðàòíûé ïåðåõîä (îñóùåñòâëÿåìûé íåîñíîâíûìè íîñèòåëÿìè). Ñâîéñòâà p-n-ïåðåõîäà èñïîëüçóþòñÿ äëÿ âûïðÿìëåíèÿ ïåðåìåííîãî òîêà â óñòðîéñòâàõ, êîòîðûå íàçûâàþòñÿ ïîëóïðîâîäíèêîâûìè äèîäàìè.
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.
Литература[править | править код]
Аксенович Л. А. Физика в средней школе: Теория. Задания. Тесты: Учеб. пособие для учреждений, обеспечивающих получение общ. сред, образования / Л. А. Аксенович, Н. Н. Ракина, К. С. Фарино; Под ред. К. С. Фарино. — Мн.: Адукацыя i выхаванне, 2004. — C. 302—303.
Введение.
Продолжаем изучать современную электронику на простом уровне. В первой части мы рассмотрели вещества с точки зрения проводимости, изучили основы зонной теории твёрдых тел. Сегодня же мы переходим к типам полупроводников.
Полупроводники бывают 2-ух видов: собственные и примесные, в свою очередь примесные разделяются на донорные и акцепторные.
Будь проще и говори на понятном для людей языке, потому что очень многие стараются говорить на такой терминологии и так умно, что можно час слушать, а потом спросить его, что ты понял из всего этого сказанного, человек не может абсолютно ничего пересказать. Виталий Владимирович Кличко.
Собственный полупроводник. Дырки.
Как можно догадаться собственным называется такой полупроводник, который не имеет примесей. Для примера возьмём Si (кремний).
Этот элемент имеет 4 электрона на внешней оболочке (мы берём внешнюю оболочку, так как внутренние не участвуют в атомном обмене, об этом в часть 1). Кремний легко разделяет свои электроны с другими атомами кремния, образуя при этом валентные связи. Валентная связь — это такая связь, при которой атомы делят между собой общую пару электронов.
Валентную связь можно представить себе как детей (атомы), которые обменялись игрушками (электронами) друг с другом и продолжают играют вместе.
Структура кристаллической решётки кремния.
Электроны во всех связях будут присутствовать только при температуре абсолютного нуля. Если температура не равна нулю, то как известно, электроны имеют вероятность перейти из валентной зоны в зону проводимости. Чем выше температура — тем больше вероятность.
При температуре выше нуля некоторые связи разрушатся, а электроны перейдут в зону проводимости, оставив на своём месте нескомпенсированный положительный заряд — дырку.
Так как атом система нейтральная, то при отщеплении отрицательного заряда должен остаться равный по величине положительный заряд.
Дырка — это «частица», которая по массе равна электрону, но имеет положительный заряд.
Вылет электрона из связи и образование дырки.
Получается, что при переходе электрона из валентной зоны в зону проводимости в валентной зоне остаётся дырка, то есть вакантное место для другого электрона.
Образование дырок в валентной зоне и свободных электронов в зоне проводимости.
При приложении внешнего напряжения электроны будут принимать участие в процессе протекания тока. Таким образом можно сделать вывод, что собственный полупроводник (его ещё называют полупроводником i-типа) — это полупроводник без примесей, в котором носители заряда появляются только за счёт теплового воздействия. Так же стоит отметить, что количество дырок равно количеству электронов.
Донорный полупроводник. Электронная проводимость.
Донорный полупроводник — это полупроводник, в который добавили донорную примесь. Донор, значит что-то отдаёт. В нашем случае донор отдаёт избыточные электроны. Рассмотрим в качестве примера атом Si, в который в качестве донорной примеси добавили атом F (фосфор).
Фосфор имеет 5 электронов на внешней оболочке, 4 из которых легко образуют валентную связь с атомами кремния. Пятый электрон остаётся не задействован ни в одной связи.
Донорная примесь фосфора в кристалле кремния.
Так как пятый электрон слабо связан с атомом фосфора, то это даёт ему возможность легко оторваться. Для этого нужно приложить совсем небольшую энергию, которая называется энергией активации примеси.
Этот свободный электрон образует собственный энергетический уровень в запрещённой зоне, поэтому энергия активации примеси достаточно мала.
Общая картина донорной примеси.
Именно электроны без связи становятся основными носителями заряда, так как им легче перескочить в зону проводимости. Переходы из валентной зоны так же возможны, но очевидно, их будет меньше, так как им нужно преодолеть больший участок запрещённой зоны. В итоге можно сказать, что донорный полупроводник — это полупроводник, в который ввели донорную примесь, вследствие чего в запрещённой зоне образовался новый, донорный уровень, с которого свободные, донорные электроны, легко переходят в зону проводимости. Переходы из валентной зоны в зону проводимости под действием температуры так же имеют место, но менее интенсивно, по сравнению с переходами донора.
Этот тип полупроводника так же называют n-типом, так как основные заряды — электроны, заряжены отрицательно (от англ. negative).
Акцепторный полупроводник. Дырочная проводимость.
Акцепторный полупроводник — это полупроводник, в который добавили акцепторную примесь. Акцептор, значит что-то принимает. В нашем случае акцептор принимает электроны из других связей. Рассмотрим в качестве примера атом Si, в который в качестве акцепторной примеси добавили атом B (бор).
Бор имеет 3 электрона на внешней оболочке, каждый из которых легко образуют валентную связь с атомами кремния. Однако остаётся одна незадействованная связь, вакантное место для электрона.
Акцепторная примесь в кристалле кремния.
Это вакантное место не несёт заряда, так как атом бора нейтрален. При температуре выше абсолютного нуля электрон из соседнего атома может переместиться в вакантное место, оставив после себя дырку. В эту дырку может переместиться другой электрон, оставив свою дырку, и так далее. Получается, что теперь носителем заряда (положительного) является дырка.
Механизм дырочной проводимости.
Эта дырка образует акцепторный уровень в запрещённой зоне. На этот уровень перемещаются электроны, оставляют после себя дырки, которые являются основными носителям.
Электрон занял вакантное место, оставив после себя дырку, которую займёт другой электрон.
В итоге можно сказать, что акцепторный полупроводник — это полупроводник, в который ввели акцепторную примесь, вследствие чего в запрещённой зоне образовался новый, акцепторный уровень, на который легко переходят электроны, оставляя после себя дырки для последующих переходов.
Этот тип полупроводника так же называют p-типом, так как основные заряды — дырки заряжены положительно (от англ. positive).
Рассмотрели основные типы полупроводников. В следующей статье рассмотрим p-n переход — основу современной электроники.