Номер 2, страница 20 - гдз по физике 11 класс учебник Касьянов

Вопросы. § 6. Примесный полупроводник - составная часть элементов схем. Глава 1. Постоянный электрический ток - номер 2, страница 20.

2. Как осуществляется электронная и дырочная проводимость?

Проводимость в полупроводниках обусловлена наличием двух типов носителей заряда: свободных электронов и дырок. В зависимости от того, какой тип носителей является основным, различают электронную и дырочную проводимость.

Электронная проводимость

Электронная проводимость (или проводимость n-типа, от negative – отрицательный) – это процесс упорядоченного движения свободных электронов в зоне проводимости кристалла под действием внешнего электрического поля.

Механизм возникновения:

1. В чистом полупроводнике при сообщении энергии (например, при нагревании) некоторые электроны могут оторваться от своих атомов (разорвать ковалентную связь) и стать свободными.
2. В примесных полупроводниках n-типа, созданных добавлением донорной примеси (например, пятивалентного мышьяка в четырехвалентный кремний), атом примеси отдает один свой слабо связанный электрон, который становится свободным (электроном проводимости). Сам атом примеси становится неподвижным положительным ионом.

Когда к такому полупроводнику прикладывается внешнее электрическое поле, свободные электроны (имеющие отрицательный заряд $e^−$) начинают двигаться направленно против вектора напряженности электрического поля, то есть к положительному полюсу источника тока. Это упорядоченное движение электронов и представляет собой электрический ток.

Ответ: Электронная проводимость осуществляется за счет направленного движения свободных электронов (отрицательных носителей заряда) в зоне проводимости полупроводника под действием внешнего электрического поля.

Дырочная проводимость

Дырочная проводимость (или проводимость p-типа, от positive – положительный) – это специфический механизм, который можно рассматривать как упорядоченное движение «дырок» в валентной зоне.

Механизм возникновения:

1. «Дырка» – это вакантное место (вакансия) в ковалентной связи, образовавшееся после ухода электрона. Это место имеет эффективный положительный заряд.
2. Под действием внешнего электрического поля или теплового движения электрон из соседней ковалентной связи может перескочить и заполнить эту дырку.
3. В результате на том месте, откуда ушел электрон, образуется новая дырка. Таким образом, происходит перемещение дырки в направлении, противоположном движению электрона. Этот процесс можно описать как эстафетное перемещение электронов по связям, которое макроскопически выглядит как движение положительно заряженной дырки.
4. Этот тип проводимости преобладает в примесных полупроводниках p-типа, созданных добавлением акцепторной примеси (например, трехвалентного индия в кремний). Атом примеси "захватывает" электрон из соседней ковалентной связи, создавая тем самым подвижную дырку.

Когда к полупроводнику с дырочной проводимостью прикладывается электрическое поле, дырки (положительные носители заряда $h^+$) движутся упорядоченно по направлению вектора напряженности поля, то есть к отрицательному полюсу источника тока. Это движение дырок создает так называемый дырочный ток.

Ответ: Дырочная проводимость осуществляется за счет эстафетного перемещения электронов по вакантным местам (дыркам) в ковалентных связях, что эквивалентно направленному движению дырок (положительных носителей заряда) под действием внешнего электрического поля.