Полупроводниковые диоды. 
Основы электротехники, микроэлектроники и управления в 2 т. Том 2

К полупроводниковым веществам относятся вещества, которые при комнатной температуре имеют удельное сопротивление р больше, чем проводники (для металлов р= 10 — 10~² Ом-см), но меньше, чем непроводники (для диэлектриков р= 10 -Ю" ⁴ Ом-см).

Электронно-дырочная проводимость

Электронно-дырочная проводимость обусловлена структурой кристаллической решетки некоторых веществ, например, кремния (Si).

На рис. 6.1. представлен фрагмент (-) кристаллической решетки, где электроны атомов Si образуют валентные связи. Если по каким-либо причинам из решетки будет «выбит» электрон, то на его месте образуется положительно заряженная «дырка». Такая дырка ведет себя подобно частице с элементарным положительным зарядом. Электроны и дырки являются подвижными носителями зарядов, которые под действием разности потенциалов создают ток в полупроводнике; при этом электроны будут двигаться к положительному электроду (аноду), а дырки — к отрицательному (катоду).

Если в кристаллическую решетку Si ввести примесные атомы, то можно изменить соотношение между свободными электронами и дырками в кристалле (рис. 6.2).

У пятивалентного атома фосфора (Р), введенного в решетку Si (рис. 6.2, а), четыре его валентных электрона вступят в связь с четырьмя электронами соседних атомов кремния, образуя устойчивую оболочку из восьми электронов. Девятый электрон может легко отрываться и становиться свободным. При этом атом фосфора превращается в неподвижный ион с единичным положительным зарядом. Свободные электроны примесного происхождения добавляются к.

Рис. 6.1. Механизм образования пары электрон-дырка.

собственным свободным электронам, поэтому проводимость полупроводника делается преимущественно электронной (основные подвижные носители тока — электроны) или и- типа.

Если в решетку Si ввести трехвалентный атом бора (В) (рис. 6.2, б), то для образования устойчивой оболочки из восьми электронов потребуется дополнительный электрон, который может быть взят от соседнего атома кремния; при этом.

Рис. 6.2. Схема замещения примесными атомами основных атомов в кристаллической решётке.

на месте изъятого электрона образуется дырка, а атом бора превращается в неподвижный ион с единичным отрицательным зарядом.

Дырки, образованные примесными атомами, добавляются к собственным дыркам, поэтому проводимость полупроводника становится преимущественно дырочной (основные подвижные носители тока — дырки) или р-типа.