Номер 18.9, страница 94 - гдз по физике 8 класс задачник Генденштейн, Кирик

Электромагнитные явления. 18. Полупроводники и полупроводниковые приборы - номер 18.9, страница 94.

Условие.

18.9. Каковы свободные носители заряда в полупроводниках?

Решение.

В полупроводниках, в отличие от металлов, где носителями заряда являются только свободные электроны, существуют два вида свободных носителей заряда. Их появление и концентрация зависят от температуры, освещенности и наличия примесей в кристалле.

1. Электроны. При сообщении полупроводнику энергии (например, при нагревании) некоторые электроны, участвующие в ковалентных связях между атомами, могут разорвать эту связь и стать свободными. Эти электроны, получив энергию, переходят из валентной зоны в зону проводимости и могут свободно перемещаться по кристаллу, создавая электрический ток. Электрон является носителем элементарного отрицательного заряда.

2. Дырки. Когда электрон покидает свое место в ковалентной связи, на его месте образуется вакансия, то есть нескомпенсированный положительный заряд ядра атома. Эта вакансия называется дыркой. Дырка может быть заполнена электроном из соседней ковалентной связи. Такое перемещение электрона эквивалентно перемещению дырки в противоположном направлении. Таким образом, дырка ведет себя как положительно заряженная квазичастица и также является свободным носителем заряда.

В чистых (собственных) полупроводниках концентрация свободных электронов всегда равна концентрации дырок, так как их появление происходит парами (генерация пары электрон-дырка).

В примесных (легированных) полупроводниках баланс нарушается:

• В полупроводниках n-типа (легированных донорной примесью) основными (мажоритарными) носителями заряда являются электроны, а дырки – неосновными (миноритарными).
• В полупроводниках p-типа (легированных акцепторной примесью) основными (мажоритарными) носителями заряда являются дырки, а электроны – неосновными (миноритарными).

Ответ: Свободными носителями заряда в полупроводниках являются электроны (отрицательно заряженные) и дырки (условные положительно заряженные носители).