P-n-переход и его свойства

Действие полупроводниковых приборов основано на использовании свойств полупроводников. Полупровод­ники занимают промежуточное положение между провод­никами и диэлектриками. К полупроводникам относятся элементы IV группы периодической системы элементов Д.И. Менделеева, которые на внешней оболочке имеют четыре валентных электрона. Типичные полупроводники - Ge (германий) и Si (кремний).

Чистые полупроводники кристаллизуются в виде решетки (рис. 79 а). Каждая валентная связь содержит два электрона, оболочка атома имеет восемь электронов, и атом находится в состоянии равновесия. Чтобы «вырвать» электрон в зону проводимости, необходимо затратить большую энергию.

Чистые полупроводники обладают высоким удель­ным сопротивлением (от 0,65 Ом-м до 10⁸ Ом-м). Для сни­жения высокого удельного сопротивления чистых полу­проводников в них вводят примеси, такой процесс называ­ется легированием, а соответствующие полупроводнико­вые материалы - легированными. В качестве легирующих примесей применяют элементы III и V групп периодиче­ской системы элементов Д.И. Менделеева.

Элементы III группы имеют три валентных элек­трона, поэтому при образовании валентных связей одна связь оказывается только с одним электроном (рис. 79 б). Такие полупроводники обладают дырочной электропро­водностью, так как в них основными носителями заряда являются дырки. Под дыркой понимается место, не занятое электроном, которому присваивается положительный за­ряд. Такие полупроводники также называются полупроводниками р-типа, а примесь, благодаря которой в полу­проводнике оказался недостаток электронов, называется акцепторной.

Элементы V группы имеют пять валентных элек­тронов, поэтому при образовании валентных связей один электрон оказывается лишним (рис. 79 в). Такие полупро­водники обладают электронной электропроводностью, так как в них основными носителями заряда являются элек­троны. Они называются полупроводниками п-типа, а при­месь, благодаря которой в полупроводнике оказался избы­ток электронов, называется донорной.

Рис. 79. Фрагмент решетки: а) чистого полупроводника;