§ 147. Примесная проводимость полупроводника

Электропроводимость полупроводников германия и кремния резко возрастает, когда к ним добавляют примеси в ничтожно малых, но в строго определенных количествах. К таким примесям, прибавляемым к германию и носящим название донорных, относятся сурьма и мышьяк. Это пятивалентные химические элементы, имеющие по пять электронов на наружной оболочке атома.
Нетрудно понять, что примесные электроны образуют с соседними атомами такие же связи, как и германий, причем используются в этом случае лишь четыре электрона, а пятый (рис. 214, а) оказывается лишним, слабо связанным и может легко быть оторван от своего атома.

Несмотря на то, что количество примеси незначительно, число образующихся при ее наличии слабо связанных электронов в десятки раз превышает их число в чистом германии.
Таким образом, германий, обогащенный пятивалентной примесью, обладает преимущественно носителями электрического заряда в виде свободных (лишних) электронов и поэтому его примесная проводимость будет электронной.
Иную примесную проводимость приобретает германий, если в него вводить атомы трехвалентных элементов. В качестве такой трехвалентной примеси используется индий.
Так как атомы индия имеют три валентных электрона, то при образовании связей с атомами германия одна из четырех возможных связей (рис. 214 б,) оказывается неполной, и каждый атом индия присоединяет к себе по четвертому электрону от атомов германия. В результате этого в атомах германия появляются дырки.
Таким образом, германий, обогащенный трехвалентной (акцепторной) примесью, обладает преимущественно носителями положительного электрического заряда в виде дырок т. е. дырочной проводимостью.
Из сказанного следует, что введением примеси можно во много раз увеличить проводимость полупроводника и придать ей резко выраженный электронный или дырочный характер.