Номер 3, страница 384 - гдз по физике 10 класс учебник Мякишев, Буховцев

Вопросы к параграфу. Параграф 116. Электрический ток в полупроводниках. Собственная и примесная проводимость. Глава 16. Электрический ток в различных средах - номер 3, страница 384.

Условие.

Решение.

Решение 3.

В чистом (беспримесном) полупроводнике, который также называют собственным полупроводником, подвижные носители заряда возникают за счёт тепловой энергии, которая воздействует на атомы кристаллической решётки.

При температуре абсолютного нуля ($T = 0$ K) все электроны в полупроводнике находятся в валентной зоне, прочно удерживаясь в ковалентных связях. Зона проводимости при этом пуста. В таком состоянии полупроводник ведёт себя как диэлектрик, поскольку в нём отсутствуют свободные (подвижные) носители заряда.

При повышении температуры ($T > 0$ K) некоторые электроны получают достаточную тепловую энергию, чтобы разорвать ковалентную связь и перейти из валентной зоны в зону проводимости. Этот процесс называется тепловой генерацией электронно-дырочных пар и приводит к появлению двух типов подвижных носителей заряда:

1. Электроны проводимости. Это электроны, которые покинули свои места в ковалентных связях и перешли в зону проводимости. Они обладают отрицательным зарядом ($-e$) и могут свободно перемещаться по кристаллу под действием электрического поля, создавая электронную составляющую тока.

2. Дырки. Когда электрон уходит из ковалентной связи, на его месте образуется вакантное место с недостающим отрицательным зарядом. Эта вакансия ведёт себя как частица с эффективным положительным зарядом ($+e$) и называется дыркой. Электрон из соседней ковалентной связи может "перепрыгнуть" и заполнить эту дырку, что приводит к перемещению дырки в обратном направлении. Такое эстафетное движение дырок эквивалентно движению положительных зарядов и создаёт дырочную составляющую тока.

Поскольку каждый свободный электрон появляется одновременно с одной дыркой, в чистом полупроводнике концентрация свободных электронов ($n$) всегда равна концентрации дырок ($p$).

Ответ: В чистом полупроводнике подвижными носителями зарядов являются электроны проводимости (или свободные электроны) и дырки.