Номер 5, страница 189, часть 2 - гдз по физике 10 класс учебник Генденштейн, Булатова

Часть 2. Электростатика и постоянный электрический ток. Глава VIII. Постоянный электрический ток. Параграф 45. Электрический ток в полупроводниках - номер 5, страница 189.

Условие.

5. Элемент с какой валентностью надо добавить в качестве примеси в кремний, чтобы получить: полупроводник n-типа; полупроводник p-типа? Приведите примеры таких примесей.

Решение 2.

полупроводник n-типа

Кремний ($Si$) – это четырехвалентный элемент, каждый его атом в кристаллической решетке образует четыре ковалентные связи с соседними атомами. Чтобы получить полупроводник n-типа (где основные носители заряда – электроны, от англ. negative), в кремний необходимо добавить примесь элемента с большей валентностью. Такие примеси называются донорными.

В качестве примеси используют пятивалентный элемент (элемент 15-й группы таблицы Менделеева). Атом такой примеси, встраиваясь в кристаллическую решетку кремния, использует четыре из своих пяти валентных электронов для образования связей с четырьмя соседними атомами кремния. Пятый валентный электрон оказывается избыточным, слабо связанным со своим атомом, и при небольшой энергии (например, тепловой) он отрывается и становится свободным электроном, увеличивая проводимость материала. Таким образом, каждый атом примеси поставляет один свободный электрон, и в полупроводнике преобладает электронная проводимость.

Примерами таких примесей являются фосфор ($\text{P}$), мышьяк ($As$) и сурьма ($Sb$).

Ответ: Чтобы получить полупроводник n-типа, в кремний надо добавить элемент с валентностью V (пятивалентный). Примеры примесей: фосфор ($\text{P}$), мышьяк ($As$), сурьма ($Sb$).

полупроводник p-типа

Для получения полупроводника p-типа (где основные носители заряда – дырки, от англ. positive) в кремний необходимо добавить примесь элемента с меньшей валентностью. Такие примеси называются акцепторными.

В качестве примеси используют трехвалентный элемент (элемент 13-й группы таблицы Менделеева). Когда атом такого элемента замещает атом кремния в решетке, ему не хватает одного электрона, чтобы образовать четыре ковалентные связи с соседними атомами кремния. Возникает вакантное место для электрона, которое называют "дыркой". Эта дырка может быть заполнена электроном из соседней ковалентной связи, что эквивалентно перемещению дырки в обратном направлении. Дырка ведет себя как положительно заряженная частица. Таким образом, в полупроводнике создается избыток положительных носителей заряда, и в нем преобладает дырочная проводимость.

Примерами таких примесей являются бор ($\text{B}$), алюминий ($Al$), галлий ($Ga$) и индий ($In$).

Ответ: Чтобы получить полупроводник p-типа, в кремний надо добавить элемент с валентностью III (трехвалентный). Примеры примесей: бор ($\text{B}$), алюминий ($Al$), галлий ($Ga$).