Діркова провідність напівпровідників

Цей тип провідності здійснюється завдяки введенню у 4-валентний НП 3-валентних атомів галію Ga або індію In. У домішкових атомів не вистачає одного електрона для створення ковалентного зв¢язку і нестача може бути компенсована за допомогою електрона, звільненого внаслідок розриву ковалентного зв¢язку у 4-валентному атомі кристалічної ґратки. Домішки такого типу називаються акцепторними (лат. acceptor – той, що отримує), бо вони отримують електрони, вирвані з валентної зони. При цьому у ВЗ створюється вільний рівень – дірка (рис. 1.5 а, б).

а) б)

Рисунок 1.5 - Механізм діркової провідності НП:

а – схема кристалічної ґратки; б – енергетична діаграма

Оскільки поява дірок у ВЗ для акцепторного НП здебільшого не супроводжується збільшенням числа електронів у ЗП, то дірок у НП стає набагато більше. Дірки у такому НП є основними носіями, електрони, кількість яких у кристалі незначна, є неосновними носіями. Енергія активації акцепторів еВ для кремнію, еВ для германію. Акцепторний НП називається напівпровідником р-типу.

Концентрацію дірок у акцепторному НП знаходять за формулою

, (1.3)

де – концентрація атомів акцепторних домішок;

– власна концентрація дірок, .

Рівень Фермі в акцепторному НП зміщується у нижню половину ЗЗ, причому його енергетична відстань від ВЗ зменшується зі збільшенням концентрації акцепторів .

Існує загальна закономірність для домішкових напівпровідників

. (1.4)

З (1.4) можна зробити висновок: введення в НП домішок приводить до збільшення концентрації носіїв заряду одного знака і до пропорційного зменшення концентрації інших носіїв завдяки зростанню ймовірності їх рекомбінації.