Домішкова провідність напівпровідників. Електронно-дірковий перехід.

Домішкова провідність напівпровідників фізика 9 клас. Електронно-дірковий перехід.

Головне на уроці

Домішкова провідність напівпровідників. Електронно-дірковий перехід

1. Домішкова провідність

Якщо до чистого напівпровідника додати невелику кількість певної домішки, його електропровідність значно змінюється.

Залежно від виду домішки можна отримати напівпровідник, у якому переважають:

• вільні електрони;
• дірки.

Таку провідність називають домішковою провідністю.

2. Донорні домішки. Напівпровідник n-типу

Якщо до кремнію додати атоми п’ятивалентного елемента, наприклад Арсену (As), чотири валентні електрони домішкового атома утворюють ковалентні зв’язки з атомами кремнію, а п’ятий електрон легко стає вільним.

Домішки, атоми яких легко віддають електрони, називають донорними.

У результаті вільних електронів стає набагато більше, ніж дірок.

Напівпровідник, у якому основними носіями заряду є електрони, називають напівпровідником n-типу.

🔹 Основні носії: електрони
🔹 Неосновні носії: дірки

3. Акцепторні домішки. Напівпровідник p-типу

Якщо до кремнію додати атоми трьохвалентного елемента, наприклад Бору (B), для утворення ковалентних зв’язків одного електрона не вистачає.

У кристалі виникає дірка.

Домішки, які сприяють утворенню дірок, називають акцепторними.

У такому напівпровіднику дірок стає набагато більше, ніж вільних електронів.

Напівпровідник, у якому основними носіями заряду є дірки, називають напівпровідником p-типу.

🔹 Основні носії: дірки
🔹 Неосновні носії: електрони

4. Електронно-дірковий перехід (p–n-перехід)

Електронно-дірковий перехід (p–n-перехід) — це область контакту двох напівпровідників: p-типу та n-типу.

На межі цих областей відбуваються процеси переміщення та рекомбінації носіїв заряду, унаслідок чого формується особлива область переходу.

Головна властивість p–n-переходу — він проводить електричний струм значно краще в одному напрямку, ніж у протилежному.

5. Пряме та зворотне ввімкнення

Пряме ввімкнення:
p-область під’єднують до позитивного полюса джерела струму, а n-область — до негативного.

У цьому випадку опір p–n-переходу малий і струм проходить.

Зворотне ввімкнення:
p-область під’єднують до негативного полюса, а n-область — до позитивного.

Опір переходу великий, тому струм дуже малий.

6. Напівпровідниковий діод

Напівпровідниковий діод — це прилад, основу якого становить один p–n-перехід.

Його використовують для перетворення змінного струму на постійний, у випрямлячах та інших електронних пристроях. Властивості p–n-переходу також використовують у транзисторах та фотоелементах.

🔑 Запам’ятайте

Тип напівпровідника	Домішка	Основні носії
n-тип	донорна	електрони
p-тип	акцепторна	дірки

\[ \boxed{\text{донор} \rightarrow \text{електрони} \rightarrow n\text{-тип}} \boxed{\text{акцептор} \rightarrow \text{дірки} \rightarrow p\text{-тип}} \boxed{p+n\rightarrow p\text{-}n\text{-перехід}} \]

Головна властивість p–n-переходу — однобічна провідність.