Номер 2.69, страница 47 - гдз по физике 11 класс сборник задач Заболотский, Комиссаров

Основы электродинамики. Глава 2. Электрический ток в различных средах. Электрический ток в полупроводниках - номер 2.69, страница 47.

Условие.

2.69. Получится ли $p-n$-переход, если вплавить олово в германий или кремний?

Решение.

Решение

p–n-переход представляет собой область на стыке двух полупроводников с разными типами проводимости: дырочной (p-тип) и электронной (n-тип). Тип проводимости собственного полупроводника, такого как германий (Ge) или кремний (Si), изменяется путем введения примесей (легирования).

Для получения полупроводника n-типа в кристалл вводят донорную примесь — атомы элемента, валентность которого на единицу больше валентности основного полупроводника. Для четырехвалентных германия и кремния это элементы V группы (например, фосфор P, мышьяк As). Атом примеси отдает один электрон в кристалл, создавая электронную проводимость.

Для получения полупроводника p-типа в кристалл вводят акцепторную примесь — атомы элемента, валентность которого на единицу меньше. Для Ge и Si это элементы III группы (например, бор B, галлий Ga). Атом примеси захватывает один электрон из валентной связи, создавая подвижную «дырку» и, соответственно, дырочную проводимость.

Олово (Sn) находится в той же IV группе периодической системы, что и германий (Ge) и кремний (Si). Это означает, что атом олова, как и атомы германия и кремния, имеет четыре валентных электрона. Когда атом олова встраивается в кристаллическую решетку Ge или Si, он образует четыре ковалентные связи с соседними атомами, полностью удовлетворяя все валентные связи. При этом не возникает ни лишних электронов, ни «дырок». Такая примесь называется изовалентной. Она не создает дополнительных носителей заряда и, следовательно, не изменяет тип проводимости полупроводника.

Таким образом, при вплавлении олова в германий или кремний невозможно создать область с p- или n-типом проводимости, а значит, и сформировать p–n-переход.

Ответ: Нет, p–n-переход не получится. Олово, как и германий и кремний, является элементом IV группы, то есть имеет 4 валентных электрона. При вплавлении в германий или кремний олово ведет себя как изовалентная примесь, не создавая ни избытка электронов (n-тип), ни избытка дырок (p-тип), необходимых для формирования перехода.