Номер 1, страница 332 - гдз по физике 10 класс учебник Кабардин, Орлов

1. Какие вещества называются полупроводниками?

1. Полупроводники — это вещества, которые по своей удельной электропроводности занимают промежуточное положение между проводниками (металлами) и диэлектриками (изоляторами). Их удельное сопротивление $\rho$ обычно находится в диапазоне от $10^{-5}$ до $10^{8}$ Ом·м.

Ключевая особенность полупроводников, отличающая их от металлов, заключается в зависимости их сопротивления от температуры. В отличие от металлов, у которых сопротивление растет с повышением температуры, у полупроводников сопротивление, наоборот, экспоненциально уменьшается. Это связано с увеличением концентрации свободных носителей заряда (электронов и дырок) при нагреве.

С точки зрения зонной теории твердого тела, полупроводники характеризуются наличием запрещенной зоны (энергетической щели) $E_g$ между полностью заполненной при абсолютном нуле температуры валентной зоной и пустой зоной проводимости. Ширина этой запрещенной зоны у полупроводников невелика (обычно менее 3 эВ). При температуре, близкой к абсолютному нулю (0 К), полупроводник ведет себя как диэлектрик. Однако при повышении температуры (или под действием света) электроны из валентной зоны могут получить достаточную энергию, чтобы преодолеть запрещенную зону и перейти в зону проводимости, становясь свободными электронами. На месте ушедшего электрона в валентной зоне образуется положительно заряженная "вакансия" — дырка, которая также может перемещаться и участвовать в электропроводности.

Различают два типа полупроводников:

Собственные полупроводники — это химически чистые полупроводники (например, кремний Si, германий Ge). В них проводимость определяется только собственными носителями заряда — электронами и дырками, возникающими парами. Их концентрации равны.

Примесные полупроводники — это полупроводники, в которые целенаправленно введены примеси (легирование) для изменения их электрических свойств. Существует два типа примесных полупроводников. Полупроводники n-типа (от англ. negative — отрицательный) создаются введением донорной примеси (например, фосфора P в кремний Si). Атомы примеси отдают свои электроны в зону проводимости, поэтому основными (мажоритарными) носителями заряда становятся электроны. Полупроводники p-типа (от англ. positive — положительный) создаются введением акцепторной примеси (например, бора B в кремний Si). Атомы примеси захватывают электроны из валентной зоны, создавая избыточные дырки. Основными (мажоритарными) носителями заряда становятся дырки.

Примерами полупроводниковых материалов являются кремний (Si), германий (Ge), селен (Se), а также соединения, такие как арсенид галлия (GaAs), сульфид кадмия (CdS) и многие другие. Благодаря своей чувствительности к температуре, свету, примесям и возможности управлять их проводимостью, полупроводники являются основой современной электроники и используются для создания диодов, транзисторов, интегральных схем, солнечных батарей и светодиодов.

Ответ: Полупроводниками называют вещества, занимающие по своей электропроводности промежуточное положение между проводниками и диэлектриками, чьё электрическое сопротивление сильно уменьшается с ростом температуры или под действием освещения. Это свойство обусловлено наличием узкой запрещенной энергетической зоны между валентной зоной и зоной проводимости.