Элементная база радиотехники (стр. 2 из 3)

Кристаллическая решетка чистого кремния

При низкой температуре эта структура устойчива, свободных носителей электрического заряда нет, и полупроводник ведет себя как изолятор. С повышением температуры некоторые из электронов начинают сходить со своих немыслимых орбит. И таким образом появляются свободные электроны. Чем выше температура, тем больше свободных электронов, тем выше проводимость полупроводника. А на орбите того атома, который покинул электрон, образовалось пустое место, недостаток электрона. Его назвали дыркой – виртуальной частицей с положительным зарядом

Образование электронно-дырочной пары	Кристаллическая решетка полупроводника п-типа

Таким образом, в полупроводнике постоянно образуются и уничтожаются электронно-дырочные пары, которые и определяют проводимость полупроводника. Для того, чтобы нарушить равенство электронов и дырок, производят легирование добавление в малом количестве примесей, валентность которых отличается от четырех. Используются пятивалентные примеси: мышьяк, сурьма, фосфор, и трехвалентные: индий, галлий. Атом примеси занимает место атома кремния в кристаллической решетке. При этом образуется либо свободный электрон, как показано на рисунке при легировании фосфором, либо свободная дырка при легировании трехвалентными примесями. Эти свободные носители электричества, не связанные с электронно-дырочными парами, называются основными носителями. Если основными носителями являются электроны, то материал называется полупроводником п-типа. Если же основными носителями являются дырки, то р-типа.

Полупроводники

электромагнитная волна приемник транзистор

Рассмотрим, что произойдет если соединить полупроводники разных типов проводимости. В месте контакта образуется р-п переход. В полупроводнике р-типа дырки, находящиеся вблизи р-п перехода, движутся к полупроводнику п-типа, где есть свободные электроны. В свою очередь, электроны из полупроводника п-типа движутся через р-п переход в сторону полупроводника р-типа. Но далеко ни те ни другие основные носители пройти не смогут, так для каждого свободного электрона находится дырка, то есть пустое место в электронной оболочке атомов. И таким образом вблизи р-п перехода образуется тонкий слой полупроводника, в котором нет основных носителей и существуют только электронно-дырочные пары. Этот слой называется обедненным слоем.