Номер 4, страница 20 - гдз по физике 11 класс учебник Касьянов

Вопросы. § 6. Примесный полупроводник - составная часть элементов схем. Глава 1. Постоянный электрический ток - номер 4, страница 20.

4. Приведите пример полупроводника с донорной примесью. Почему его называют полупроводником $n$-типа?

Примером полупроводника с донорной примесью является кристалл четырехвалентного полупроводника, например, кремния (Si) или германия (Ge), в который введена примесь пятивалентного элемента, такого как мышьяк (As), фосфор (P) или сурьма (Sb). Атомы этих примесей называются донорными.

Рассмотрим кристалл кремния с примесью мышьяка. Атом кремния имеет 4 валентных электрона, а атом мышьяка — 5. Когда атом мышьяка встраивается в кристаллическую решетку кремния, он замещает один из атомов кремния. Четыре из пяти валентных электронов атома мышьяка образуют прочные ковалентные связи с четырьмя соседними атомами кремния. Пятый валентный электрон оказывается избыточным. Он слабо связан со своим атомом и при небольшой затрате энергии (например, тепловой) отрывается и становится свободным, перемещаясь по кристаллу. Таким образом, атом примеси "поставляет" или "дарит" (дотирует) свободный электрон, становясь при этом положительно заряженным ионом, жестко закрепленным в узле решетки.

Такой полупроводник называют полупроводником $n$-типа, потому что в нем появляются дополнительные носители заряда — электроны, которые имеют отрицательный (negative) заряд. Эти электроны становятся основными (мажорными) носителями заряда, их концентрация значительно превышает концентрацию положительно заряженных "дырок", которые являются неосновными (минорными) носителями. Следовательно, проводимость такого полупроводника обусловлена главным образом движением отрицательных зарядов — электронов.

Ответ: Примером полупроводника с донорной примесью является кремний (Si), легированный мышьяком (As). Его называют полупроводником $n$-типа (от англ. negative), так как основными носителями заряда в нем являются отрицательно заряженные электроны, поставляемые атомами донорной примеси.