4.Различие p-n перехода. П/п с электронной электропроводностью. Энергетическая зонная диаграмма. Концентрация носителей в п/п n-типа.

Примесными полупроводниками называются полупроводники, в некоторых узлах кристаллической решетки которых находятся атомы, отличные от атомов основного вещества. Причем валентность примесных атомов должна быть отличной. Если валентность атомов примеси выше валентности основных атомов, то такая примесь называется донорной примесью, а сам полупроводник

д онорным полупроводником или полупроводником n-типа. Атомы примеси являются поставщиками (донорами) свободных (подвижных) электронов. Атом примеси, отдавший один электрон, превращается в неподвижный положительно заряженный ион. На зонной энергетической диаграмме донорного полупроводника данная ситуация моделируется дополнительным донорным уровнем (ДУ) с

энергией Ed , который располагается в запрещенной зоне вблизи дна зоны проводимости.

Чтобы попасть в зону проводимости, электронам на ДУ необходимо получить гораздо меньше энергии, чем электронам в валентной зоне. Эта энергия – энергия ионизации донорной примеси ΔEd = Ec − Ed .

Поэтому такие переходы электронов с ДУ происходят при меньших температурах, чем переходы из валентной зоны. При ионизации донорной примеси появляется электрон проводимости, но при этом не

образуется вакантного места в валентной зоне (дырки). Таким образом,

увеличивая концентрацию донорной примеси N_D , можно увеличивать

концентрацию свободных электронов в донорном полупроводнике n_n, не

изменяя при этом концентрацию дырок p_n . Если концентрация атомов

примеси будет значительно выше концентрации носителей в собственном

полупроводнике N_D >> n_i , то можно считать, что электропроводность

обеспечивается только электронами, что и отражает название – полупроводник n-типа. Электроны в донорном полупроводнике являются основными носителями заряда, а дырки – неосновными.

П/п с дырочной электропроводностью. Энергетическая зонная диаграмма. Концентрация носителей в п/п p-типа.

П римесными полупроводниками называются полупроводники, в некоторых узлах кристаллической решетки которых находятся атомы, отличные от атомов основного вещества. Причем валентность примесных атомов должна быть отличной. Если валентность атомов примеси ниже валентности основных атомов, то такая примесь называется акцепторной примесью, а сам полупроводник акцепторным полупроводником или полупроводником p-типа. Атомы примеси захватывают свободные электроны, т.е. являются акцепторами. Атом примеси, принявший один электрон, превращается в неподвижный отрицательно заряженный ион. На зонной энергетической диаграмме акцепторного полупроводника данная ситуация моделируется дополнительным акцепторным уровнем (АУ) с энергией Ea , который располагается в запрещенной зоне вблизи потолка валентной зоны. Уровень Ферми в акцепторном полупроводнике расположен между потолком валентной зоны и АУ.

Чтобы попасть на АУ, электронам валентной зоны необходимо получить

гораздо меньше энергии, чем для их попадания в зону проводимости. Эта

энергия – энергия ионизации акцепторной примеси ΔEa = Ea − Ev .

Поэтому такие переходы электронов на АУ происходят при меньших температурах, чем переходы в зону проводимости. При ионизации акцепторной примеси появляется дырка, но при этом не появляется

электрон в зоне проводимости. Таким образом, увеличивая концентрацию акцепторной примеси N_A , можно увеличивать концентрацию дырок в

акцепторном полупроводнике p_p , не изменяя при этом в нем концентрацию электронов n_p . Если концентрация атомов примеси будет значительно выше концентрации носителей в собственном полупроводнике N_A >> n_i , то можно считать, что электропроводность обеспечивается только за счет дырок, что и отражает название – полупроводник p-типа. Дырки в акцепторном полупроводнике являются основными носителями заряда, а электроны – неосновными.