Номер 5, страница 20 - гдз по физике 11 класс учебник Касьянов

Вопросы. § 6. Примесный полупроводник - составная часть элементов схем. Глава 1. Постоянный электрический ток - номер 5, страница 20.

5. Приведите пример полупроводника с акцепторной примесью. Почему такой полупроводник называют полупроводником $p$-типа?

Пример полупроводника с акцепторной примесью

Примером полупроводника с акцепторной примесью может служить кристалл кремния ($Si$) или германия ($Ge$), которые являются четырехвалентными элементами, легированный (содержащий примесь) трехвалентным элементом, например, индием ($In$), галлием ($Ga$) или бором ($B$).

Атомы основного полупроводника (например, кремния) имеют по четыре валентных электрона и образуют ковалентные связи с четырьмя соседними атомами в кристаллической решетке. Когда в решетку внедряется атом акцепторной примеси (например, индия), у которого всего три валентных электрона, он замещает атом кремния. Для образования четырех ковалентных связей с соседними атомами кремния атому индия не хватает одного электрона. Этот недостающий электрон образует вакантное место, которое называется «дыркой».

Эта дырка не связана с конкретным атомом и может быть заполнена электроном из соседней ковалентной связи. Когда электрон перескакивает в дырку, на его прежнем месте образуется новая дырка. Таким образом, дырка может перемещаться по кристаллу, ведя себя как положительно заряженная частица. Примесь называется акцепторной, потому что она «принимает» (акцептирует) электрон из валентной зоны основного полупроводника, создавая при этом дырку.

Ответ: Примером полупроводника с акцепторной примесью является кремний ($Si$), легированный индием ($In$).

Почему такой полупроводник называют полупроводником p-типа?

Такой полупроводник называют полупроводником p-типа (от английского positive — положительный), потому что основными (мажоритарными) носителями заряда в нем являются дырки.

Как было описано выше, акцепторная примесь создает в кристаллической решетке большое количество дырок. Дырка, представляя собой отсутствие электрона, ведет себя как частица с элементарным положительным зарядом ($+e$). Под действием внешнего электрического поля дырки начинают упорядоченно двигаться к отрицательному полюсу, создавая электрический ток, который называют дырочным током проводимости.

В таком полупроводнике концентрация положительно заряженных дырок ($p$) значительно превышает концентрацию свободных электронов ($n$), которые возникают в результате тепловой генерации: $p \gg n$. Поскольку проводимость определяется в основном движением положительных носителей заряда (дырок), полупроводник и получил название p-типа. При этом важно отметить, что сам кристалл в целом остается электрически нейтральным.

Ответ: Такой полупроводник называют p-типом, потому что основными носителями электрического заряда в нем являются «дырки», которые ведут себя как положительно заряженные частицы (positive).