Номер 6, 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 6, страница 384.

Условие.

Решение.

Решение 3.

Решение

В полупроводниках носителями заряда являются электроны (отрицательно заряженные частицы) и дырки (квазичастицы, ведущие себя как положительно заряженные). В чистом (собственном) полупроводнике концентрации свободных электронов и дырок равны. Для создания полупроводников с заданными свойствами в них вводят примеси — этот процесс называется легированием.

Акцепторная примесь — это примесь, атомы которой имеют меньшую валентность, чем атомы основного полупроводника. Например, для основного полупроводника кремния ($Si$) или германия ($Ge$), которые являются четырехвалентными, акцепторными примесями служат трехвалентные элементы, такие как бор ($B$), алюминий ($Al$), галлий ($Ga$) или индий ($In$).

Когда атом акцепторной примеси (например, бора) встраивается в кристаллическую решетку кремния, он образует ковалентные связи с четырьмя соседними атомами кремния. Однако у атома бора только три валентных электрона, поэтому для образования четвертой связи ему не хватает одного электрона. Возникает незаполненная связь, которая представляет собой вакантное место для электрона — дырку.

Эта дырка может быть легко заполнена электроном от соседнего атома кремния. Когда электрон перескакивает и заполняет дырку, сама дырка перемещается на место этого электрона. Этот процесс может продолжаться, и дырка будет перемещаться по кристаллу, ведя себя как носитель положительного заряда. Атом примеси, захвативший электрон (акцептировавший его), становится отрицательно заряженным ионом, который жестко закреплен в кристаллической решетке.

Таким образом, каждый атом акцепторной примеси создает в полупроводнике одну дырку. В результате концентрация дырок ($p$) становится значительно выше концентрации свободных электронов ($n$), которые возникают в основном из-за тепловой генерации (разрыва ковалентных связей). В таком полупроводнике выполняется условие $p \gg n$.

Носители заряда, концентрация которых преобладает, называются основными (или мажоритарными). Следовательно, в полупроводнике с акцепторной примесью основными носителями заряда являются дырки. Такой тип полупроводника называется полупроводником p-типа (от английского positive — положительный).

Ответ: В полупроводнике с акцепторной примесью основными носителями заряда являются дырки.