Шрифт:
Если к полупроводнику n– типа приложено напряжение (рис. 19-7), то свободные электроны, добавленные донорскими атомами, начнут двигаться по направлению к положительному выводу. Кроме того, к положительному выводу начнут двигаться электроны, которые смогут разрушить свои ковалентные связи. Эти электроны, разрушив ковалентные связи, создадут электронно-дырочные пары. Соответствующие дырки будут двигаться по направлению к отрицательному выводу.
< image l:href="#"/>Рис. 19-7. Ток в полупроводнике n– типа.
Когда полупроводниковый материал легирован трехвалентным материалом, таким, как индий (In), атомы индия разместят свои три валентных электрона среди трех соседних атомов (рис. 19-8). Это создаст в ковалентной связи дырку.
Рис. 19-8. Кремний, легированный атомом индия.
Наличие дополнительных дырок позволит электронам легко дрейфовать от одной ковалентной связи к другой. Так как дырки легко принимают электроны, атомы, которые вносят в полупроводник дополнительные дырки называются акцепторными.
При обычных условиях количество дырок в таком материале значительно превышает количество электронов. Следовательно, дырки являются основными носителями, а электроны — неосновными. Поскольку основные носители имеют положительный заряд, материал называется полупроводником р– типа.
Если к полупроводнику p– типа приложено напряжение, дырки начинают двигаться по направлению к отрицательному выводу, а электроны — по направлению к положи- тельному выводу (рис. 19-9). Кроме дырок, которые создали акцепторные атомы, возникают дырки, образованные из-за разрыва ковалентных связей, создающие электронно-дырочные пары.
Рис. 19-9. Ток в полупроводнике р– типа.
Полупроводниковые материалы n– типа и p– типа имеют значительно более высокую проводимость, чем чистые полупроводниковые материалы. Эта проводимость может быть увеличена или уменьшена путем изменения количества примесей. Чем сильнее полупроводниковый материал легирован, тем меньше его электрическое сопротивление.
19-3. Вопросы
1. Опишите процесс легирования полупроводникового материала.
2. Какие два типа примесей используются для легирования?
3. Что определяет тип проводимости (n– тип или p– тип) легированного полупроводника?
4. Как легирование поддерживает ток в полупроводниковом материале?
5. Чем определяется проводимость полупроводникового материала?
РЕЗЮМЕ
• Полупроводниковыми материалами являются любые материалы, проводимость которых лучше проводимости изоляторов, но хуже проводимости проводников.
• Чисто полупроводниковыми материалами являются углерод (С), германий (Ge) и кремний (Si).
• В большинстве полупроводниковых приборов используется кремний.
• Валентность — это показатель способности атома присоединять или отдавать электроны.
• Полупроводниковые материалы имеют наполовину заполненные валентные оболочки.
• Кристаллы образуются из атомов, которые совместно используют свои валентные электроны путем образования ковалентных связей.
• Полупроводниковые материалы имеют отрицательный температурный коэффициент сопротивления: при повышении температуры их сопротивление падает.
• Тепло создает проблемы в полупроводниковых материалах, позволяя электронам разрывать ковалентные связи.
• При повышении температуры, электроны в полупроводниковом материале дрейфуют от одного атома к другому.
• Дырка представляет собой отсутствие электрона в валентной оболочке.
• Разность потенциалов, приложенная к чисто полупроводниковому материалу, создает поток электронов, движущийся к положительному выводу и поток дырок, движущийся к отрицательному выводу.
• Ток в полупроводниковых материалах состоит из направленного движения электронов и направленного движения дырок.
• Легирование — это процесс добавления примесей в полупроводниковый материал.
• Трехвалентные материалы имеют атомы с тремя валентными электронами и используются для изготовления полупроводников р– типа.