Проводимость примесных полупроводников

Если в полупроводник введена донорная или акцепторная примесь, то при низких температурах, когда энергии тепловых колебаний недостаточно для переброса электронов из валентной зоны в зону проводимости, свободные заряды могут появиться за счет ионизации примесных уровней.

Энергия ионизации незначительна по сравнению с шириной запрещенной зоны. Связанный с донорным атомом электрон достаточно легко может быть оторван от этого атома, т.е. переведен с донорного уровня в зону проводимости.

Энергетическая диаграмма электронного (а) и дырочного (б) полупроводника

С повышением Т, большее количество доноров отдают свои электроны, увеличивается вероятность межзонных переходов. В данном полупроводнике количество электронов в зоне проводимости значительно больше, чем количество дырок в валентной зоне. Электропроводность полупроводника будет электронной. Электроны основные, а дырки неосновные носители заряда. Полупроводник называется электронным или донорным.

В полупроводнике содержащем акцепторную примесь, электроны переходят из валентной зоны на акцепторные уровни. В валентной зоне образуются свободные дырки. Количество свободных дырок значительно больше, чем количество свободных электронов, образованных за счет переходов из валентной зоны в зону проводимости. Дырки – основные, а электроны неосновные. Проводимость полупроводника, содержащего акцепторную примесь, имеет дырочный характер, а сам проводник дырочный или акцепторный.

Увеличение температуры приводит к тому, что все электроны с донорных уровней перейдут в зону проводимости, дальнейший рост температуры вызовет соответствующее увеличение концентрации собственных носителей. Если собственной проводимостью можно пренебречь то для электропроводности электронного полупроводника , а для дырочного .