Номер 2.63, страница 46 - гдз по физике 11 класс сборник задач Заболотский, Комиссаров

Основы электродинамики. Глава 2. Электрический ток в различных средах. Электрический ток в полупроводниках - номер 2.63, страница 46.

Условие.

2.63. Какого типа будет проводимость германия, если к нему добавить в качестве примеси:

а) фосфор;

б) цинк;

в) калий?

Каким будет основной ток в германии в каждом случае?

Решение.

Решение

Тип проводимости легированного полупроводника, такого как германий, определяется валентностью атомов примеси по сравнению с валентностью атомов самого полупроводника. Германий (Ge) — элемент IV группы периодической системы, его атом имеет 4 валентных электрона.

1. Если в германий добавить примесь элемента с валентностью больше четырех (например, из V группы), то такой атом примеси называется донором. Он отдает один «лишний» электрон, который становится свободным носителем заряда. В результате полупроводник приобретает электронную проводимость (n-тип), и основными носителями заряда становятся электроны.

2. Если добавить примесь элемента с валентностью меньше четырех (например, из I, II или III группы), то такой атом примеси называется акцептором. Ему не хватает электронов для образования ковалентных связей с соседними атомами германия, что приводит к образованию «дырки» — вакантного места для электрона. Дырка ведет себя как положительный заряд. Полупроводник приобретает дырочную проводимость (p-тип), и основными носителями заряда становятся дырки.

а) фосфор

Фосфор (P) — элемент V группы, его атом имеет 5 валентных электронов. Поскольку валентность фосфора (5) больше валентности германия (4), фосфор является донорной примесью. Германий приобретает проводимость n-типа. Основной ток в этом случае будет обусловлен направленным движением свободных электронов (электронный ток).

Ответ: Проводимость будет n-типа (электронная). Основной ток — электронный.

б) цинк

Цинк (Zn) — элемент II группы (побочная подгруппа), его атом имеет 2 валентных электрона. Поскольку валентность цинка (2) меньше валентности германия (4), цинк является акцепторной примесью. Для образования связей атому цинка не хватает двух электронов, что создает в кристалле две дырки. Германий приобретает проводимость p-типа. Основной ток будет обусловлен направленным движением дырок (дырочный ток).

Ответ: Проводимость будет p-типа (дырочная). Основной ток — дырочный.

в) калий

Калий (K) — элемент I группы, его атом имеет 1 валентный электрон. Поскольку валентность калия (1) меньше валентности германия (4), калий является акцепторной примесью. Атому калия не хватает трех электронов для образования полноценных ковалентных связей, что приводит к образованию трех дырок. Германий приобретает проводимость p-типа. Основной ток будет обусловлен направленным движением дырок (дырочный ток).

Ответ: Проводимость будет p-типа (дырочная). Основной ток — дырочный.