Носители электрических зарядов в полупроводниках

Носители электрических зарядов в полупроводниках

При нагревании полупроводников или их освещении отдельные электроны некоторых атомов приобретают дополнительную энергию и становятся свободными. На месте ушедшего электрона образуется вакансия. Это место называют дыркой. На такое свободное место может перейти электрон из соседнего атома. Тогда дырка образуется в том месте, откуда ушел этот электрон. На освободившееся место может перейти электрон из следующего атома и т.д. Таким образом, дырка может перемещаться по полупроводнику.

В полупроводниках имеются свободные носители зарядов двух видов: электроны и дырки

Свободные электроны и дырки имеются в полупроводниках и при обычных условиях. Но их количество мало. При нагревании или освещении полупроводников количество свободных носителей резко увеличивается. Создание в полупроводнике электрического поля приводит к их упорядоченному движению. В результате в полупроводнике возникает электрический ток.

Чем сильнее нагревание или освещение полупроводника, тем больше в нем образуется свободных электронов и дырок. При увеличении количества свободных носителей заряда в полупроводнике его удельное электрическое сопротивление уменьшается. Это свойство полупроводников используют в специальных устройствах. Так, зависимость сопротивления полупроводников от температуры используют в терморезисторах их применяют для измерения температуры.

Проводимость полупроводников, возникающую в результате их нагревания или освещения, называют собственной проводимостью.

Существует и другой способ создания в полупроводниках свободных носителей заряда. Он состоит в внедрении в полупроводник примесей. Проводимость, возникающую при внедрении в полупроводник примесей, называют примесной проводимостью.

Полупроводники, в которых в результате внедрения примесей образуются свободные электроны, называют полупроводниками с примесной электронной проводимостью или полупроводниками n-типа (с латинского переводится как отрицательный)

Полупроводники, в которых в результате внедрения примесей образуются дырки, называют полупроводниками с примесной дырочной проводимостью или проводниками p-типа (с латинского –положительный)

В месте контакта полупроводников с примесной дырочной проводимостью и примесной электронной проводимостью образуется так называемый p-n переход. Свободные электроны из области с электронной проводимостью (n- область) диффундируют (Проникать, смешиваться путем диффузии) в область с дырочной проводимостью (p-область), при этом дырки диффундируют в обратном направлении. Поэтому p-область приобретает избыточный «-» заряд, а n- область – избыточный «+» заряд.

Эти заряды создают вблизи границы раздела полупроводников с разной проводимостью электрическое поле, препятствующее дальнейшей диффузии носителей заряда. Это поле часто называют запирающим. При подключении полупроводника с электронной проводимостью к отрицательному полюсу источника тока, а полупроводника с дырочной проводимостью к «+» полюсу (прямое включение p-n перехода) действие запирающего поля ослабляется. В результате через p-n переход начинает протекать электрический ток, обусловленный движением электронов из n-области в p-область, а дырок – в обратном направлении.

При изменении полярности подключения источника (к n-области подключают положительный полюс источника, а к p-области- «-»),т.е. при обратном включении, действие источника усиливает запирающее поле. В результате при таком подключении ток через p-n переход почти отсутствует. Свойство p-n перехода пропускать ток только в одном направлении широко используют в электро- и радиотехнике. Двухэлектродное устройство, содержащее полупроводник с p-n переходом, называют диодом.

Домашняя работа параграф 54, вопросы на стр.251-252 с 1 по 6. параграф 55 стр.256 вопросы с 1-7 письменно.