Номер 2, страница 332 - гдз по физике 10 класс учебник Кабардин, Орлов

2. Какой вид связи между атомами осуществляется в полупроводниковых кристаллах?

1. Полупроводниками называют вещества, которые по своей удельной электрической проводимости занимают промежуточное положение между проводниками и диэлектриками. Их удельное сопротивление $ \rho $ при комнатной температуре находится в диапазоне примерно от $10^{-5}$ до $10^8$ Ом·м. Для сравнения, у проводников (металлов) $ \rho < 10^{-5} $ Ом·м, а у диэлектриков $ \rho > 10^8 $ Ом·м.

Ключевой особенностью полупроводников является сильная зависимость их проводимости от внешних условий: температуры, освещения, а также от наличия примесей. При температуре, близкой к абсолютному нулю ($T \approx 0$ К), собственные (беспримесные) полупроводники ведут себя как диэлектрики. С ростом температуры или под действием света энергия разрывает некоторые ковалентные связи, что приводит к появлению свободных носителей заряда (электронов и дырок) и, как следствие, к увеличению проводимости.

Типичными представителями полупроводников являются кремний (Si), германий (Ge), а также соединения, такие как арсенид галлия (GaAs) и сульфид кадмия (CdS).

Ответ: Полупроводники — это вещества, чья электропроводность находится между проводниками и диэлектриками и сильно зависит от температуры, освещения и примесей.

2. В кристаллах большинства полупроводников, таких как кремний (Si) и германий (Ge), между атомами осуществляется ковалентная (или парно-электронная) связь.

Этот вид химической связи образуется за счет обобществления валентных электронов соседними атомами. Например, атом кремния имеет четыре валентных электрона на внешней оболочке. В кристаллической решетке каждый атом кремния образует четыре ковалентные связи с четырьмя ближайшими соседними атомами. Каждая связь формируется парой электронов, по одному от каждого атома. В результате образуется прочная и упорядоченная структура кристалла (алмазоподобная решетка).

При низких температурах эти валентные электроны прочно связаны в своих парах и не могут свободно перемещаться по кристаллу, что и объясняет низкую проводимость полупроводников в таких условиях.

Ответ: В полупроводниковых кристаллах основной вид связи между атомами — ковалентная связь.

3. Вопрос, вероятно, звучит как "Что такое дырка?".

Дырка в физике полупроводников — это квазичастица, представляющая собой вакантное место (вакансию), которое остается в валентной зоне кристалла после того, как электрон покидает свое место в ковалентной связи и становится свободным (переходит в зону проводимости).

Когда под действием, например, тепловой энергии электрон разрывает ковалентную связь, он оставляет после себя область с нескомпенсированным положительным зарядом. Эта область и называется дыркой. Дырке условно приписывают положительный заряд, равный по модулю заряду электрона ($+e$).

Дырка может "перемещаться" по кристаллу. Механизм этого движения заключается в том, что электрон из соседней ковалентной связи "перескакивает" на место дырки, заполняя ее. В результате дырка исчезает в старом месте и появляется в новом — там, откуда пришел электрон. С точки зрения внешнего наблюдателя, это эквивалентно перемещению положительного заряда в направлении, противоположном движению электронов.

Таким образом, дырки являются вторым типом подвижных носителей заряда в полупроводниках (наряду с электронами) и вносят вклад в электрический ток, создавая так называемую дырочную проводимость.

Ответ: Дырка — это вакантное электронное состояние в валентной зоне полупроводника, которое ведет себя как подвижная квазичастица с положительным зарядом.