Номер 873, страница 115 - гдз по физике 10-11 класс задачник Рымкевич

873. Для получения примесной проводимости нужного типа в полупроводниковой технике часто применяют фосфор, галлий, мышьяк, индий, сурьму. Какие из этих элементов можно ввести в качестве примеси в германий, чтобы получить электронную проводимость?

Решение

Для создания примесной проводимости в полупроводниках используется процесс легирования, то есть введения в кристалл основного полупроводника атомов примеси. В данной задаче основным полупроводником является германий (Ge).

Германий — это элемент IV группы периодической таблицы Д. И. Менделеева. Атомы германия имеют по четыре валентных электрона, которые образуют ковалентные связи в кристаллической решетке.

Электронная проводимость (или проводимость n-типа) обусловлена наличием свободных электронов в кристалле, которые становятся основными носителями заряда. Чтобы создать такие свободные электроны, в кристалл германия необходимо добавить примесь, атомы которой имеют валентность больше, чем у германия. Такие примеси называются донорными.

Донорными примесями для германия являются элементы V группы, так как они имеют по пять валентных электронов. Когда атом такой примеси замещает атом германия в кристаллической решетке, четыре из пяти его валентных электронов образуют ковалентные связи с соседними атомами германия, а пятый электрон оказывается избыточным, слабо связанным с атомом, и легко становится свободным носителем заряда.

Примеси элементов III группы (с тремя валентными электронами) являются акцепторными. Они создают недостаток электрона для образования связи («дырку»), что приводит к дырочной проводимости (p-типа).

Рассмотрим элементы, перечисленные в задаче:

• Фосфор (P) — элемент V группы. Имеет 5 валентных электронов. Является донором.
• Галлий (Ga) — элемент III группы. Имеет 3 валентных электрона. Является акцептором.
• Мышьяк (As) — элемент V группы. Имеет 5 валентных электронов. Является донором.
• Индий (In) — элемент III группы. Имеет 3 валентных электрона. Является акцептором.
• Сурьма (Sb) — элемент V группы. Имеет 5 валентных электронов. Является донором.

Таким образом, чтобы получить электронную проводимость, в германий необходимо ввести донорные примеси, которыми из перечисленных являются фосфор, мышьяк и сурьма.

Ответ: фосфор, мышьяк, сурьма.