Номер 4, страница 332 - гдз по физике 10 класс учебник Кабардин, Орлов

4. Атомы с какой валентностью могут быть донорными примесями?

4. Донорными примесями называются атомы, которые при введении в кристаллическую решетку собственного полупроводника создают электронную проводимость (проводимость n-типа). Основные полупроводниковые материалы, такие как кремний (Si) и германий (Ge), являются элементами IV группы и имеют валентность IV. В их кристаллах каждый атом образует четыре ковалентные связи с соседними атомами. Чтобы атом примеси стал донором, то есть "поставщиком" свободного электрона, он должен иметь валентность выше, чем у атомов основного полупроводника. Как правило, для легирования четырехвалентных полупроводников используют пятивалентные элементы (элементы V группы, например, фосфор P, мышьяк As, сурьма Sb). Когда атом с пятью валентными электронами замещает атом кремния в узле кристаллической решетки, четыре его электрона участвуют в образовании ковалентных связей с соседними атомами кремния. Пятый же электрон оказывается избыточным, слабо связанным с атомом, и при небольшой затрате энергии становится свободным, переходя в зону проводимости и увеличивая электропроводность материала.

Ответ: Донорными примесями для полупроводника могут быть атомы с валентностью большей, чем валентность атомов самого полупроводника. Для наиболее распространенных полупроводников (кремний, германий) с валентностью IV донорными являются примеси с валентностью V.

5. Акцепторными примесями называются атомы, которые при введении в кристаллическую решетку собственного полупроводника создают дырочную проводимость (проводимость p-типа). Чтобы атом примеси стал акцептором, то есть "приемником" электрона, он должен иметь валентность ниже, чем у атомов основного полупроводника. Для легирования четырехвалентных полупроводников (Si, Ge) используют трехвалентные элементы (элементы III группы, например, бор B, алюминий Al, галлий Ga). Когда атом с тремя валентными электронами замещает атом кремния в решетке, ему не хватает одного электрона для образования четвертой ковалентной связи с соседним атомом. Возникает вакантное место для электрона, которое называется "дыркой". Эта дырка может быть заполнена электроном из соседней ковалентной связи, что приводит к появлению дырки в новом месте. Такое перемещение дырки по кристаллу эквивалентно движению положительного заряда, что и обеспечивает проводимость p-типа.

Ответ: Акцепторными примесями для полупроводника могут быть атомы с валентностью меньшей, чем валентность атомов самого полупроводника. Для полупроводников с валентностью IV (кремний, германий) акцепторными являются примеси с валентностью III.