1.1.3 Діркова провідність напівпровідників

Цей     тип    провідності     здійснюється   завдяки    введенню у

 4-валентний НП 3-валентних атомів гелію Ga або індію In. У домішкових атомів не вистачає одного електрона для створення ковалентного зв¢язку, і нестача може бути компенсована за допомогою електрона,   звільненого   внаслідок   розриву   ковалентного  зв¢язку  у

4-валентному атомі кристалічної решітки. Домішки такого типу називаються акцепторними (лат. acceptorтой, що отримує), бо вони отримують електрони, вирвані з валентної зони. При цьому у ВЗ створюється вільний рівень – дірка (рисунок 1.5а,б).

Оскільки поява дірок у ВЗ для акцепторного НП здебільшого не супроводжується збільшенням числа електронів у ЗП, то дірок у НП стає набагато більше. Дірки у такому НП є основними носіями, електрони, кількість яких у кристалі незначна, є неосновними носіями. Енергія активації акцепторів DWА=(0,04…0,16) еВ для кремнію, DWА=(0,01…0,12) еВ для германію. Акцепторний НП називають напівпровідником р-типу.

Концентрацію дірок у акцепторному НП знаходять за формулою

,                                            (1.3)

де NА – концентрація атомів акцепторних домішок;

  Рі – власна концентрація дірок, Рі= Nі.

 

а)                                                                     б)

Рисунок 1.5 –  Механізм діркової провідності НП: а – схема кристалічної решітки; б – енергетична діаграма

 

Рівень Фермі в акцепторному НП зміщується у нижню половину ЗЗ, причому його енергетична відстань від ВЗ зменшується зі збільшенням концентрації акцепторів NА.

Існує загальна закономірність для домішкових напівпровідників

.                        (1.4)

З (1.4) можна зробити висновок: введення в НП домішок приводить до збільшення концентрації носіїв заряду одного знака і до пропорційного зменшення концентрації інших носіїв завдяки зростанню ймовірності їх рекомбінації.