§ 37. Электрычны ток у паўправадніках. Уласная і прымесная праводнасці паўправаднікоў
Прымесная праводнасць паўправаднікоў. Змяніць уласцівасці паўправаднікоў можна не толькі награваннем або ўздзеяннем электрамагнітнага выпраменьвання, але і дабаўленнем у чысты паўправаднік прымесей. Тады ў паўправадніку разам з уласнай праводнасцю ўзнікае прымесная праводнасць.
Праводнасць, абумоўленую наяўнасцю прымесей у паўправадніку, называюць прымеснай праводнасцю паўправадніка.
Разгледзім механізм гэтай праводнасці на прыкладзе крышталя германію Ge, які змяшчае прымесь атамаў мыш’яку As, валентнасць якіх роўная пяці.
Чатыры валентныя электроны атама мыш'яку ўтвараюць кавалентныя сувязі з суседнімі атамамі германію (мал. 220). Пятыя электроны атамаў мыш'яку не задзейнічаны ва ўтварэнні кавалентных сувязей і могуць свабодна перамяшчацца, амаль як электроны ў металічным правадніку. Праводнасць такога крышталя будзе пераважна электроннай. Дзіркі, якія ўтвараюца ў вышку разрыву асобных кавалентных сувязей паміж атамамі германію, з'яўляюцца неасноўнымi носьбітамі электрычнага зараду, бо іх канцэнтрацыя малая ў параўнанні з канцэнтрацыяй свабодных электронаў. Такія паўправаднікі называюць электроннымі паўправаднікамі або паўправаднікамі n-тыпу (ад лац. negativ — адмоўны).
Прымесі, якія пастаўляюць у паўправаднікі свабодныя электроны без узнікнення роўнай ім колькасці дзірак, называюць донарнымі (аддаючымі). Удзельнае супраціўленне паўправадніка з утрыманнем такіх прымесей рэзка памяншаецца і можа набліжацца да ўдзельнага супраціўлення металічнага правадніка.
Цяпер разгледзім механізм прымеснай праводнасці паўправадніка на прыкладзе крышталя германію Ge, які змяшчае прымесь атамаў індыю In, валентнасць якіх роўная тром.
Валентныя электроны атама індыю ўтвараюць кавалентныя сувязі толькі з трыма суседнімі атамамі германію (мал. 221). На ўтварэнне сувязі з чацвёртым атамам германію ў атама індыю электрона няма. Таму каля кожнага атама індыю адна з кавалентных сувязей будзе незапоўненая, гэта значыць узнікае дзірка. Электрон, якога не хапае, можа быць захоплены атамам індыю з кавалентнай сувязі суседніх атамаў германію. Тады дзірка ўтворыцца на тым месцы, дзе да гэтага знаходзіўся электрон.
У выніку ўвядзення такой прымесі ў крышталі разрываецца мноства кавалентных сувязей і ўтвараюцца дзіркі. Праводнасць такога крышталя будзе пераважна дзірачня. Свабодныя электроны, якія ўзнікаюць за кошт уласнай праводнасці паўправадніка, з'яўляюцца неасноўнымі носьбітамі электрычнага зараду, бо іх канцэнтрацыя малая ў параўнанні з канцэнтрацыяй дзірак. Такія паўправаднікі называюць дзірачнымі паўправаднікамі або паўправаднікамі p-тыпу (ад лац. рositivus — дадатны).
Прымесі, наяўнасць якіх у паўправадніку прыводзіць да ўтварэння дзірак, не павялічваючы пры гэтым колькасці свабодных электронаў, называюць акцэптарнымі (прымаючымі). Удзельнае супраціўленне паўправаднікоў, якія змяшчаюць акцэптарныя прымесі, таксама рэзка змяншаецца.
Якой праводнасцю будзе валодаць германій пры ўвядзенні ў яго невялікай колькасці фосфару? галію? сурмы?