Номер 6, страница 407 - гдз по физике 10 класс учебник Мякишев, Буховцев

6. Для получения примесной проводимости применяют индий, мышьяк, фосфор, галлий, сурьму, висмут. Какие из этих элементов можно ввести в качестве примеси в кремний, чтобы получить электронную проводимость?

Решение

Электронная проводимость (проводимость n-типа) в полупроводниках возникает при добавлении примесей, атомы которых имеют больше валентных электронов, чем атомы основного вещества. Такие примеси называют донорными, так как они "поставляют" свободные электроны.

Основным полупроводником в задаче является кремний (Si). Кремний — элемент IV группы периодической системы Менделеева, он имеет 4 валентных электрона. В кристаллической решетке каждый атом кремния связан с четырьмя соседними атомами ковалентными связями.

Для получения электронной проводимости необходимо ввести в кремний примесь элемента V группы, то есть элемента с пятью валентными электронами. Когда атом такого пятивалентного элемента (например, мышьяка) замещает атом кремния в узле решетки, четыре его валентных электрона образуют ковалентные связи с соседними атомами кремния. Пятый же валентный электрон оказывается слабо связанным со своим атомом и легко отрывается, становясь свободным носителем заряда (электроном проводимости). Таким образом, в полупроводнике появляется избыток свободных электронов, которые и обеспечивают электронную проводимость.

Рассмотрим валентность предложенных в задаче элементов:

• Индий (In) и галлий (Ga) – элементы III группы, их валентность равна 3. Они являются акцепторными примесями и создают дырочную (p-типа) проводимость.
• Мышьяк (As), фосфор (P), сурьма (Sb) и висмут (Bi) – элементы V группы, их валентность равна 5. Они являются донорными примесями и создают электронную (n-типа) проводимость.

Следовательно, для получения электронной проводимости в кремний можно ввести мышьяк, фосфор, сурьму или висмут.

Ответ: мышьяк, фосфор, сурьма, висмут.