Kako se pojavljuje vlastitu provodljivost poluvodiča. Vlastiti i nečistoća provodljivost poluvodiča. Rešetka u čvrstom

Intrinzična provodljivost poluvodiča je električna provodljivost savršeno čistog materijala. U savršenom poluvodičkom kristalu električna struja kreira kretanjem jednak broj Negativno nabijene elektrone i pozitivno nabijene rupe. Ova vrsta provodljivosti naziva se vlastitim poluvodičkim provodljivošću. Električna provodljivost čistog poluvodiča bit će veća što je veća koncentracija besplatnih nosača električnog naboja - elektroni i rupe - N, koji je visoko ovisan o temperaturi. To je uzrok temperature ovisnosti o električnoj provodljivosti čistih poluvodiča.

Svojstva poluvodiča snažno ovise o sadržaju nečistoća, koji su podijeljeni u dvije vrste: donator i akumulator. Neznatna količina nečistoća u čistom poluvodiču je dovoljna da promijeni svoju električnu provodljivost nekoliko narudžbi. To je zbog činjenice da nečistotni atomi u sastavu poluvodičkih kristalnih rešetki mogu ili isporučiti elektrone sprovode, ili apsorbiraju elektromone poluvodičke valence, čime se povećava koncentraciju rupa.

Dnevnosti koje isporučuju elektrone provođenja bez pojave istog broja rupa naziva se donator. Poluprovodnički materijali u kojima elektroni služe kao prevoznici za punjenje, a ne nazivaju se rupe elektronički poluvodiči ili n-tipa poluvodiča. Dnevnost, uzbudljivi valentni elektroni i na taj način stvaraju pokretne rupe, bez povećanja broja elektrona provodljivosti, naziva se akumulator. Poluprovodnici u kojima koncentracija rupa značajno prelazi koncentraciju elektrona provodljivosti, naziva se poluvodiči rupa ili P-tipa poluvodiča. Za nečistotne poluvodiče, tzv. "Poluprovodnička formula":

tamo gdje je n i p, koncentracija besplatnih elektrona i rupa, n i je koncentracija besplatnih nosača čistog poluvodiča. Dakle, povećanje koncentracije slobodnih elektrona donatora donijet će do smanjenja koncentracije rupa i povećanja koncentracije rupa uvođenjem rekulterom za akumulaciju za smanjenje koncentracije besplatnih elektrona. Ova okolnost omogućava vam promjenu vrste električne provodljivosti poluvodiča, suzbijajući postojeću smjesu s velikim brojem suprotnih, koji se široko koristi pri kreiranju poluvodičkih uređaja. Mogućnost promjene vrste električne provodljivosti, međutim, ograničena je na ograničavajuće koncentracije rastvorljivosti nečistoće u poluvodiču.

Vlastiti i nečistoća poluvodiča

Vlastiti poluvodiči ili se poluvodiči tipa I (iz engleskog intrinzičnog - vlastitog) nazivaju se čisti poluvodiči koji ne sadrže nečistoće. Poluprovodnici nečistoće su poluvodiči koji sadrže nečistoće čija se valen razlikuje od valence glavnih atoma. Podijeljeni su u: elektroničku i rupu.

2.1.4.1 Vlastiti poluvodič

Vlastiti poluvodiči imaju kristalnu strukturu koju karakteriše periodični raspored atoma u čvorovima prostorne kristalne rešetke.

U takvoj latti, svaki atom se međusobno povezuje sa četiri susjedne atome kovalentnih obveznica (Sl. 2.1), kao rezultat valentne elektrone i stvaranje stabilnih elektronskih školjki koji se sastoje od osam elektrona koji se sastoje od osam elektrona. Na apsolutnoj nulti temperaturi (t \u003d 0 ° k), svi valentni elektroni su u kovalentnim vezama, pa nedostaju besplatni nosači punjenja, a poluvodič je sličan dielektričnoj. Kada se temperatura podigne ili kada je poluvodič ozračen zračenjem energije, valentna elektron može izaći iz kovalentne veze i postati besplatan nosač električnog naboja (Sl. 2.2). Istovremeno, kovalentna veza postaje neispravna, stvara slobodno (prazno) mjesto u njemu, što može uzeti jedan od valentnih elektrona susjedne komunikacije, kao rezultat koji će se prazno mjesto preći na drugi par atoma . Pomicanje praznog mjesta unutar kristalne rešetke može se smatrati kretanjem nekih fiktivnih (virtualnih) pozitivnih naboja, čija je vrijednost jednaka elektronom. Ova pozitivna naboja naziva se rupa.

Proces pojave slobodnih elektrona i rupa uzrokovanih jazom kovalentnih obveznica naziva se generacija prevoznika za naplatu. Karakterizira ga stopa generacije G koja određuje broj parova prevoznika naboja koji nastaju po jedinici vremena po jedinici zapremine. Stopa generacije je veća, veća je temperatura i manja energija potrošena na suza kovalentnih obveznica. Elektroni i rupe koji proizlaze iz generacije, dok su u stanju haotičnog toplotnog pokreta, nakon nekog vremena, prosječna vrijednost koja se naziva vrijeme života prijevoznika naboja, kao rezultat toga Oporavak kovalentnih obveznica dolazi. Ovaj se proces naziva rekombinacija prevoznika nabojaka i karakterizira se brzinom rekombinacije R, koji određuje količinu parnih prijevoznika, nestaje po jedinici vremena po jedinici zapremine. Proizvod stope proizvodnje tijekom vijeka za cijeli život određuje njihovu koncentraciju, odnosno količinu elektrona i rupa po jedinici zapremine. Na konstantnoj temperaturi, procesi generacije i rekombinacije su u dinamičkoj ravnoteži, odnosno jedinicom vremena se rađa i nestaje isti broj prevoznika za naplatu (R \u003d g). Ovo stanje se naziva zakon ravnotežne mase. Stanje poluvodiča kada r \u003d g naziva se ravnoteža; U ovom stanju, ravnotežne koncentracije elektrona i rupa koje označene n i i p uspostavljene su u vlastitom poluvodiču. Budući da se elektroni i rupe generiraju parovima, tada je uvjet zadovoljan: n i \u003d p i. U ovom slučaju, poluvodič ostaje električno neutralan, jer Ukupna negativna potroška elektrona nadoknađuje se ukupnim pozitivnim nabojem rupa. Ovo stanje se naziva zakon neutralnosti optužbi. Na sobnoj temperaturi u silicijumu n \u003d p i \u003d 1,4 · 10 10 cm 3, a u Njemačkoj n \u003d p I \u003d 2,5 · 10 13 cm 3. Razlika u koncentracijama je objašnjena činjenicom da su za lomljenje kovalentnih obveznica u silikonu potrebne velike troškove energije nego u Njemačkoj. S povećanom temperaturom koncentracije elektrona i rupa povećanja u skladu s eksponencijalnim zakonom.

2.1.4.2 Elektronski poluvodič

Elektronski poluvodič ili poluvodič tipa n (od latinskog negativnog - negativnog) naziva se poluvodič, u kristalnoj rešetki od kojeg (Sl. 2.3), pored osnovnih (opipljivih) atoma, sadrže nečistoće nazvane atome nazvanim donatorima. U takvoj kristalnoj rešetki, četiri valence atoma nečistoće u kovalentnim obveznicama, a peti ("dodatni") elektron ne može ući u normalnu kovalentnu vezu i lako se odvaja od atoma nečistoće, postajući besplatan prijevoznik. U ovom slučaju, atometar nečistoće pretvara se u pozitivan ion. Na sobnoj temperaturi, gotovo svi atomi nečistoće su jonizirani. Uz ionizaciju atoma nečistoće u elektroničkom poluvodiču događa se toplotna generacija, kao rezultat toga što se formiraju slobodni elektroni i rupe. Međutim, koncentracija elektrona koji proizlaze iz generacije i rupa značajno je manja od koncentracije slobodnih elektrona generiranih u jonizaciji atoma nečistoće, jer Energija potrebna za lomljenje kovalentnih obveznica znatno je više energije utrošeno na jonizu atoma nečistoće. Koncentracija elektrona u elektronskom poluvodiču označava se nn, a koncentracija rupa je PN. Elektroni u ovom slučaju su glavni nosači punjenja, a rupe su ne rudarstvo.

2.1.4.3 Poluprovodnika rupa

Poluprovodnika ili poluvodiča na bazi rupa P (iz latinskog pozitivnog pozitivnog je pozitivan) je poluvodič, u kristalnoj rešetki od koje (slika 2.4) sadrži atome nečistoće pod nazivom Acvatore. U takvoj kristalnoj rešetki, jedna od kovalentnih obveznica ostaje prazna. Slobodna veza atoma nečistoće može napuniti elektron, koji je napustio jednu od susjednih veza. U ovom slučaju, atometar nečistoće pretvara se u negativan jon, a na mjestu gdje dolazi elektron, pojavljuje se rupa. U poluvodiču rupe, kao i u elektroničkom, postoji termička generacija prevoznika naboja, ali njihova koncentracija je mnogo puta manja od koncentracije rupa formiranih kao rezultat ionizacije akumulacija. Koncentracija rupa u poluvodiču rupa označava se p p, oni su glavni nosači naboja, a koncentracija elektrona označava n p, oni su prevoznici za naplatu.

Poluvodiči su Čvrsta tijelakoji, sa apsolutnom nulom temperatura, karakteriziraju potpuno zauzete elektroni sa zonom valence odvojene od zona provodljivosti relativno uskim ( Dw.< 1EV) Zabranjena zona.

Razlikovati svoje i nečistoće poluvodiče. Postoje hemijski čisti poluvodiči, a njihova provodljivost naziva se vlastitim provodljivošću.

Tipičan, najrasprostranjenijih vlastitih poluvodiča su hemijski elementi Njemačke i silikona. Vanjske školjke svojih atoma sadrže 4 valence elektrone, koji su povezani sa valentnim elektronima susjednih atoma sa kovalentnim obveznicama.

Pojednostavljeni ravni raspored atoma u Njemačkoj Kristal dan je na slici. 3, gdje svaki paker znači vezu koju izvodi jedan elektron. U idealnom kristalu na nuli Kelvin, takva se struktura ponaša poput dielektrike, jer svi valentni elektroni sudjeluju u formiranju veza, a samim tim ne sudjeluju u provodljivosti.

S povećanjem temperature, toplinske oscilacije rešetke mogu dovesti do rupture određenih valentnih obveznica, kao što je rezultat cijene dijela elektrona i postaju slobodni. Na napuštenom elektronskom mjestu, javlja se slobodno mjesto - rupa, napunite elektrone iz susjednog para. Kao rezultat rupe, poput oslobođenog elektrona, kreće se duž kristala. Kretanje elektrona provodljivosti i rupa u odsustvu električnog polja je haotično. Ako se kristal postavi u električno polje, elektroni će se početi kretati prema polju, rupe - uz polje, koje će dovesti do vlastite provodljivosti Njemačke, zbog oba elektrona i rupa.

Prema teoriji zona, DW Energy je potrebna za prelazak elektrona sa najvišeg nivoa zone valence do nižeg nivoa kondukcijske zone naziva se aktivacija energije(Sl. 4).

Prijelaz elektrona iz ispunjene zone valence u slobodnoj zoni stvara prazne stanja u zoni valence - rupe (označene krugovima na slici 4). Takva rupa se ponaša kao čestica sa elementarnim pozitivnim nabojem. Pod djelovanjem vanjskog električnog polja istovremeno s kretanjem elektrona energije, zona provodljivosti koristi konkurse u zoni valentne elektrone iz osnovnih nivoa ove zone, ekvivalentnog pokreta pozitivnih rupa.

Dakle, u poluvodičima možemo govoriti o tipovima elektroničke i rupe, iako su oboje posljedica kretanja elektrona.

Provodljivost vlastitih poluvodiča, zbog kretanja elektrona, naziva se elektronskim provodljivošću ili provodljivošću p-tip (od lat. negativus. - Negativno).

Provodljivost vlastitih poluvodiča, zbog kvazipartila - rupa, naziva se provodljiv ili provodljivost rupa r-Type (sa lato. rozitivus - Pozitivno).

Dakle, u svojim poluvodičima postoje dva mehanizma za provodljivost - elektronička i rupa. U ovom slučaju, broj elektrona provodljivosti jednak je broju rupa u ovom poluvodiču.

Vodljivost hemijski čistih poluvodiča, zbog prisustva elektrona i rupa u njima, naziva se vlastitim provodljivošću, a sami poluvodiči su njihovi poluvodiči.

S povećanjem temperature, broj elektrona koji prevazilaze toplotni pokret zbog energije toplinskog pokreta raste, broj rupa se povećava u skladu s tim. Slijedom toga, s povećanjem temperature, njegova vlastitu provodljivost poluvodiča povećava, a otpor se smanjuje eksponencijalnim zakonom:

gde - specifična provodljivost je stalna konstanta za ovaj poluvodič - aktivacijska energija jednaka širini zabranjene zone i drugačije za različite poluvodiče, K \u003d 1,38 × 10 -23 je boltzmann konstanta.

Zavisnost otpornosti poluvodiča sa temperature koristi se u visoko preciznim instrumentima za mjerenje temperature - termistora. Termistori se široko koriste za mjerenje temperature gasova i tečnosti, za brzo alarm na pregrijavanju pojedinih dijelova jedinica, nedovoljnim mazivom itd.

Provodljivost nečistoće poluvodiča

Pozva se provodljivost poluvodiča uzrokovanih nečistoćima nečistoća Sami provodljivost i poluvodiči - poluprovodnici nečistoće.

Potrebno je razlikovati nečistoće donatora i akumulatora. Nečistoće u kojima su valentne elektrone po jedinici veće od onih od glavnih atoma supstanci nazivaju se donator.

Razmotrite mehanizam provođenja nečistoća donatora na primjer Njemačke. Prilikom zamjene atoma Njemačke atoma, čija je valencija po jedinici veća, na primjer, atomom s pet duljina, jedan od elektrona arsenskog atoma ne može formirati kovalentnu obvezu, pokaže se da je suvišna i sa Toplinske oscilacije rešetke mogu se lako cijepati s atoma, tj. postati slobodni. Kada se primijeni električno polje, takvi elektroni počinju se kretati duž kristala, stvarajući električnu struju (Sl. 5). Sa stajališta teorije zone, razmatrani proces može biti predstavljen na sljedeći način. Uprava davanja donatorske nečistoće iskrivljuje rešetku i dovodi do pojave dodatnih nivoa donatora (Sl. 6), koji se nalaze u zabranjenoj zoni u blizini dna provodljivosti. Ovi nivoi zauzimaju donatorske elektrone. Na temperaturi blizu apsolutne nule, toplina toplotnog pokreta nije dovoljna da bi prevodio donatorske elektrone u zonu provodljivosti, a poluvodič se ponaša poput izolatora. Kad se temperatura podigne, efekti svjetlosti itd. Elektrona idu s nivoima donatora u zoni provodljivosti i, ako postoje potencijalne razlike, pružite struju.

Provodljivost poluvodiča, zbog prisustva elektrona nečistoće donatora u njemu, naziva se elektronskim, donatorima ili n.-Tip i sam poluvodič - n-Type poluvodič.

Prednost, čiji atomi nemaju dovoljno elektrona za zamjenu sve valence u rešetki glavne tvari, naziva se akumulator.

Uvođenjem Germanijuma atoma nečistoće u rešetku sa tri valence elektrona, na primer, Boron UZa formiranje veze sa četiri najbliža susjedna Njemačka atoma, bor atom nedostaje jedan elektron, jedan od obveznica i dalje bez premca, a četvrti elektron može biti zarobljeni od susjednoj Njemačkoj atom, gdje, prema tome, formira se rupa (Sl . 7). Dosljedno punjenje formiranih rupa elektrona ekvivalentno je kretanju rupa u poluvodiču, tj. Rupe ne ostaju lokalizirani i prelaze u rešetku Njemačke kao besplatne pozitivne optužbe.

Kada se uvedena nečistoća za akumulator uvede u poluvodiču, slobodno razine nečistoće nalaze se u zabranjenoj zoni u blizini gornje granice zone valence (Sl. 8). Pod djelovanjem vrlo niske energije toplinske uzbune, atometar nečistoće može oduzeti elektron iz jednog od svojih obližnjih susjeda. To znači da je dio elektrona iz zone valence već prošao na niskim temperaturama do nivoa prihvata, a besplatne rupe se pojavljuju u zoni valence. U ovom slučaju, poluvodič stječe provodljivost ili provodljivost rupe p.-Tip.

Da se premjesti sa nivoa donatora do provodljivosti ili iz zone valence do nivoa prihvatnog priključaka (Sl. 6, 8), potrebno je manje energije nego prelaska elektrona iz zone valence u zoni valence. Stoga, na niskim temperaturama, provodljivost nečistoće igra glavnu ulogu.

Sa povećanjem temperature u elektroničkom poluvodiču, pored besplatnih elektrona pojavljuje se niz besplatnih rupa, a u rupi se pojavljuje niz besplatnih elektrona u rupi. Nosači naboja, od kojih se broj prevladava u kristalu naziva se glavni nosači; Nosioci suprotnog znaka nazivaju se ne-jezgre. U poluvodičima sa nečistoćom donatora, glavni nosači su elektroni, manji - rupe. U poluvodičima sa nečistoćom za prihvatnike, glavni nosači su rupe, a ne rudarstvo - elektroni. Razlog pojavljivanja nornih nosača je vlastiti provodljivost.

Uvod u kristalnu rešetku poluvodiča Nečije dovodi do pojave prekrasnih i vrijednih svojstava: oštro povećanje električne provodljivosti, provodljivosti fotografije, luminescence itd. Poluderi se koriste u električnoj i radiodami (kristalnim diodama i triodama), poslužite Ispravljači (selenijum, duplikat). Poluvodiči su napravljeni od poluvodiča (termistori, fotorezirancija), izvori svjetla (LED, laseri), izvori EDS ( solarni paneli) I drugi. Poluprovodnički uređaji su mali, što je njihovo važno dostojanstvo.

Načelo djelovanja mnogih poluvodičkih uređaja zasnovan je na p-n-tranzicija.

1 poluvodiči

Do sada, govoreći o sposobnosti supstanci za provođenje električne struje, dijelili smo ih na provodnicima i dielektrici. Specifični otpor običnih vodiča je u rasponu od 10 -8 - 10 -6 ohm · m; Otpornost dielektrike prelazi ove vrijednosti u prosjeku za 20 narudžbi: 10 10 - 10 16 ohm · m.

Ali postoje i tvari koje u svojoj električnoj provodnici zauzimaju srednji položaj između vodiča i dielektrike. Ovo su poluvodiči: njihov otpor na sobnoj temperaturi mogu uzimati vrijednosti u vrlo širokom rasponu od 10 -3 - 10 7 ohm · m. Poluprovodnici uključuju silicijum, germanijum, selenijum, neke druge hemijske elemente i veze. Silicijum (SI) i Njemačka (GE) se najčešće koriste.

Glavna karakteristika poluvodiča je da im električna provodljivost naglo povećava temperaturu. Otpornost poluvodiča smanjuje se sa sve većim temperaturama, kao što je prikazano na slici. jedan.

Sl.1 ovisnost ρ \u003d ρ (t) za poluvodiče

Drugim riječima, na niskim temperaturama, poluvodiči se ponašaju poput dielektrike, a s visokim - kao dovoljnim dobri vodiči. To je razlika između poluvodiča iz metala: otpornost metala, kao što se sećate, linearno se povećava s povećanjem temperature.

Postoje i druge razlike između poluvodiča i metala. Dakle, osvjetljenje poluvodiča uzrokuje smanjenje njegovog otpora (i svjetlost gotovo nikakvo utjecaj na metalnu otpornost). Pored toga, električna provodljivost poluvodiča može se jako promijeniti kada se uvodi beznačajna količina nečistoća.

Iskustvo pokazuje da, kao u slučaju metala, kada tekući protok kroz poluvodiču ne prenose supstancu. Stoga je električna struja u poluvodičima zbog kretanja elektrona.

Smanjenje otpornosti poluvodiča kada se zagrijava, kaže da povećanje temperature dovodi do povećanja broja besplatnih troškova u poluvodiču. U metalima se ništa ne događa; Shodno tome, poluvodiči imaju različit mehanizam električne provodljivosti od metala. A razlog za to je različita priroda hemijske veze između atoma metala i poluvodiča.

Poluvodiči su izuzetno uobičajeni u prirodi. Na primjer, oko 80% mase zemljana kora Saradnik na tvarima koje su poluvodiči.

Metalna komunikacija, kao što se sjećate, pruža se plin slobodnih elektrona, koji poput ljepila, drže pozitivne ione u čvorovima kristalne rešetke. Poluvodiči su raspoređeni drugačije - njihovi atomi pričvršćuju kovalentnu vezu. Sećamo se šta je to.

Elektroni koji se nalaze na vanjskoj razini elektrona i nazivaju valence su slabiji od atoma od ostalih elektrona koji se nalaze bliže kernelu. U procesu formiranja kovalentne veze, dva atoma doprinose "u općem predmetu" jednom od svog Valenny Electrona. Ova dva elektrona su općenito generalizirana, odnosno sada pripadaju oba atoma, pa se nazivaju zajedničkim elektronskim par (Sl. 2).

Sl.2 Kovalentna komunikacija

Zajednički par elektrona samo drži atome jedni od drugih (uz pomoć snaga električnih atrakcija). Kovalentna veza je veza koja postoji između atoma zbog općih elektronskih parova. Iz tog razloga, kovalentna veza se naziva i parenoelektronski.

Sada smo spremni istražiti unutrašnji uređaj poluvodiča. Kao primjer, razmislite o najčešćim poluvodiču - silicijum. Slična struktura ima drugi najvažniji poluvodič - Njemačka. Prostorna struktura Silicon je predstavljen na Sl. 3. Kuglice su prikazane silikonskim atomima, a epruvete koji ih povezuju su kovalentni kanali obveznica između atoma.

Sl.3 Crystal silicijumska struktura

Imajte na umu da se svaki silikonski atom pričvrsti sa četiri susjedne atome. Zašto se ispada?

Činjenica je da su silicijum četvorci - četiri valence elektrona nalaze se na vanjskoj elektronskoj školjci silikonskog atoma. Svaka od ove četiri elektrona spremna je formirati opći elektronski par s valentnim elektronom drugog atoma. I događa se! Kao rezultat toga, silicijum atom okružen je četiri atoma koja su joj donirala, a svaka od kojih svaka doprinosi jednoj valensnoj elektronu. U skladu s tim, oko svakog atoma ispostavilo se da je osam elektrona (četvorice njihovih četvornih stranaca).

To ga detaljnije vidimo na ravnom shemu kristalno silikonske rešetke (Sl. 4).

Sl.4 Crystal Silicon Grid

Kovalentne obveznice prikazane su parovima linija koje povezuju atome; Ove su linije uobičajene elektroničke parove. Svaki valentno elektron smješten na takvoj liniji, većinu vremena provodi u prostoru između dva susjedna atoma.

Međutim, valentne elektrone nisu "tijesne" do odgovarajućih parametara atoma. Postoji preklapanje elektronskih školjki svih susjednih atoma, tako da je bilo koji valentno elektron zajedničko nasljeđe svih atoma susjeda. Od nekog atoma 1, takav elektron može ići na sljedeći s njim 2, a zatim do sljedećeg s njim atom 3 i tako dalje. Valence elektroni mogu se kretati tokom kristalnog prostora - kažu, pripadaju cijelom kristalu (a ne bilo koji nuklearni par).

Međutim, elektroni silicijuma valence nisu besplatni (kao što se odvija u metalu). U poluvodiču, povezivanje valentnih elektrona s atomima mnogo je jači nego u metalu; Kovalentne silikonske veze ne pukle na niskim temperaturama. Elektronska energija nije dovoljna za početak narednog pokreta iz nižeg potencijala pod vanjskim električnim poljem za početak vanjskog električnog polja. Stoga su na dovoljno niskim temperaturama, poluvodiči blizu dielektrike - ne provode električnu struju.

1.3 Vlastito provođenje

Ako uključite poluvodički element u električni krug i počnite ga zagrijati, trenutna čvrstoća u lancu se povećava. Shodno tome, otpor poluvodiča smanjuje se sa sve većem temperaturom. Zašto se to događa?

Sa povećanjem temperature, termičke oscilacije silicijumnih atoma postaju intenzivnije, a energija valentnih elektrona se povećava. U nekim elektronima energija dostiže vrijednosti dovoljne za pucanje kovalentnih obveznica. Takvi elektroni ostavljaju svoje atome i postaju slobodni (ili elektroni provodljivosti) - na isti način kao i u metalu. U vanjskom električno polje Besplatni elektroni započinju naređeni pokret, formirajući električnu struju.

Što je veća temperatura silikona, veća je energija elektrona, a veći je broj kovalentnih obveznica ne podnose i žure. Povećava se broj slobodnih elektrona u silikonskom kristalu, što dovodi do smanjenja njegovog otpora.

Na slici prikazana je suza kovalentnih obveznica i pojava besplatnih elektrona. 5. Na mjestu rastrgane kovalentne veze - prazno mjesto za elektron. Rupa ima pozitivan naboj, jer s odlaskom negativno nabijenog elektrona, nepodržana pozitivna naboj jezgra silikonskih atoma ostaje.

Sl. 5 Formiranje slobodnih elektrona i rupa

Rupe ne ostaju na mjestu - mogu lutati oko kristala. Činjenica je da je jedan od susjednih valentnih elektrona, "putujući" između atoma, može skočiti na slobodno mjesto formirano ispunjavanjem rupe; Tada će rupa na ovom mjestu nestati, ali će se pojaviti na mjestu odakle je došao elektron.

U nedostatku vanjskog električnog polja, pomak rupa je nasumično, jer su valentne elektrone lutaju između atoma haotičan. Međutim, električno polje započinje usmjereno kretanje rupa. Zašto? Lako je shvatiti.

Na slici. 6 prikazuje poluvodič koji se postavlja na električno polje E. Na lijevoj strani slike - početni položaj rupe.

Sl.6 Kretanje rupe u električnom polju

Gdje prebaciti rupu? Jasno je da su glasnici "elektron → rupa" najvjerovatnije u smjeru prema terenskim linijama (to jest "pluse", stvarajući polje). Jedan od ovih uzgoja prikazan je u srednjem dijelu slike: elektron je skočio na lijevo ispunjavanjem konkursa, a rupa, respektivno, pomaknuta udesno. Sljedeći mogući skok elektrona uzrokovanog električnom poljem prikazan je na desnoj strani uzorka; Kao rezultat toga, jakna rupe rangirala je novo mjesto, koja se nalazi više prihvatljiva.

Vidimo da je rupa u cjelini potezi u smjeru poljanskih linija - odnosno tamo gdje je potrebno pomaknuti pozitivne troškove. Još jednom naglašavamo da usmjereni kretanje rupe uz polje uzrokuje skokove valentne elektrone iz atoma na atome koji se javljaju uglavnom u smjeru protiv polja.

Dakle, u silikonskom kristalu postoje dvije vrste prijevoznika naboja: besplatni elektroni i rupe. Prilikom nanošenja vanjskog električnog polja pojavljuje se električna struja, uzrokovana njihovim naručenim brojem pokreta: besplatni elektroni premješteni su u suprotni vektor nivoa etara i rupa - u smjeru vektora E.

Pojava struje zbog kretanja besplatnih elektrona naziva se elektronska provodljivost ili N-tipa provodljivost. Proces naručenog kretanja rupa naziva se provodljivošću rupa ili provodljivost P-Type34. Oba provodnika - elektronička i rupa - zajedno nazivaju se vlastitim poluvodičkim provodljivošću.

Svaka elektrona raspoređivanje s rastrganim kovalentnim obveznicama stvara par "besplatnog elektrona". Stoga je koncentracija slobodnih elektrona u kristalu čistog silikona jednaka koncentraciji rupa. Prema tome, kada se kristal zagrijava, koncentracija ne povećava se samo slobodni elektroni, već i rupe, što dovodi do povećanja odgovarajuće provodljivosti poluvodiča zbog povećanja elektroničke i provodljivosti za elektroničku i rupu.

Uz formiranje pare "besplatna elektronska rupa" postoji postupak povratka: rekombinacija besplatnih elektrona i rupa. Naime, besplatni elektron, koji se sastaje sa rupom, ispunjava ovaj konkurs, vraćajući rastrganu kovalentnu vezu i prevrnu u valenste elektron. Stoga je uspostavljena dinamička ravnoteža u poluvodiču: prosječni broj suza kovalentnih obveznica i formiranih parova elektrona po jedinici vremena jednaki su prosječnom broju rekombing elektrona i rupa. Ovo stanje dinamičke ravnoteže određuje ravnotežnu koncentraciju besplatnih elektrona i rupa u poluvodiču pod ovim uvjetima.

Promjena vanjski uvjeti Prikazuje stanje dinamičke ravnoteže u jednom ili drugom smjeru. Ravnotežna vrijednost koncentracije prijevoznika naboja istovremeno, prirodno se mijenja. Na primjer, broj slobodnih elektrona i rupa povećava se kada se poluvodič zagrijava ili kada svijetli.

Na sobnoj temperaturi, koncentracija slobodnih elektrona i rupa u silicijum iznosi oko 10 10 cm-3. Koncentracija silikonskih atoma je oko 10 22 cm-3. Drugim riječima, 10 12 Silicijumskog atoma računa za samo jedan besplatni elektron! Ovo je vrlo malo. Na primjer, u metalima, koncentracija slobodnih elektrona je otprilike jednaka koncentraciji atoma. Prema tome, unutarnju provodljivost silikona i drugih poluvodiča u normalnim uvjetima je mala u odnosu na provodljivost metala.

1.4 Provodljivost nečistoće

Najvažnija karakteristika poluvodiča je da se njihov specifični otpor može smanjiti za nekoliko reda veličine kao rezultat uvođenja čak i vrlo male količine nečistoća. Pored vlastite provodljivosti, poluvodič nastaje dominantnom provođenjem remestva. Zahvaljujući ovoj činjenici da su poluvodički uređaji pronašli tako široku upotrebu u nauci i tehnologiji.

Pretpostavimo, na primjer, malo pet sati arsena (as) dodaje se u topljenje silikona (as). Nakon kristalizacije topline, ispostavilo se da arsenski atomi zauzimaju prostore u nekim čvorovima formirane kristalne silikonske rešetke.

Na vanjskom elektronskom nivou arsenskog atoma postoji pet elektrona. Četvorica formiraju kovalentne veze sa najbližim susjedima - silikonskim atomima (Sl. 7). Koja je sudbina petog elektrona, a ne zauzeta u tim vezama?

Sl.7 Semiconductor N - tip

A peti elektron postaje besplatan! Činjenica je da vezana energija ovog "dodatnog" elektrona sa Arsenom Atom nalazi se u silicijskom kristalu mnogo manja od obvezujuća energija valencija elektrona sa silikonskim atomima. Stoga, na sobnoj temperaturi, gotovo svi arsenski atomi ostaju bez petog elektrona, pretvaraju se u pozitivne ioni. I silicijum kristal, odnosno ispunjen besplatnim elektronima, koji su izvukli atome arsena.

Ispunjavanje kristala besplatnim elektronima za nas nije vijest: vidjeli smo je i vilje kad se čisti silicon zagrijava (bez ikakvih nečistoća). Ali sada je situacija u osnovi različita: pojava slobodnog elektrona, koji je napustio atom Arsena, nije popraćen pojavom pokretne rupe. Zašto? Razlog je isti - Priključak valentnih elektrona sa silicijumnim atomima mnogo je jači nego kod arsenskog atoma na petom konkursu, samim tim i elektroni susjednih silikonskih atoma i ne traže ovaj konkurs. Slobodno mjesto ostaje na mjestu, to je "smrznuto" atom Arsena i ne učestvuje u trenutnom stvaranju.

Stoga uvođenje pet metara arsena atoma u kristalno silicijumsku mrežu stvara elektroničku provodljivost, ali ne vodi do simetričnog izgleda provodljivosti rupe. Glavna uloga u stvaranju struje sada pripada besplatnim elektronima, koji su u ovom slučaju nazivaju glavnim prijevoznicima naboja.

Mehanizam vlastite provodljivosti, naravno, nastavlja sa radom u prisustvu nečistoće: kovalentne veze i dalje su rastrgane toplotnim pokretom, stvarajući besplatne elektrone i rupe. Ali sada su rupe mnogo manji od besplatnih elektrona, koji su pruženi u velikim količinama arsenskih atoma. Stoga će rupe u ovom slučaju biti prijevoznici za naplatu bez njih.

Dnevnosti čiji atomi pružaju besplatne elektrone bez pojave jednakog broja rupa za kotrljanje, nazivaju se donator. Na primjer, pet-medan Arsenić je pridržavanje donatora. U prisustvu nečistoće donatora u poluvodiču, glavni nosači optužbi su besplatni elektroni i ne-jezgre - rupe; Drugim riječima, koncentracija slobodnih elektrona mnogo je veća od koncentracije rupa. Stoga se poluvodiči sa nečistoćima donatora nazivaju se elektronskim poluvodičima ili n-tipom poluvodiča (ili jednostavno n-poluvodiči).

I koliko zanimljivo, koncentracija slobodnih elektrona može premašiti koncentraciju rupa u N-poluvodiču? Nacrtajmo jednostavan izračun.

Pretpostavimo da je nečistoća 0,1%, odnosno hiljadu silikonskih atoma čine jednog arsenskog atoma. Koncentracija silikonskih atoma, kao što se sećamo, oko 10 22 cm-3.

Koncentracija arsenskih atoma, respektivno će biti hiljadu puta manje: 10 19 cm-3. Koncentracija slobodnih elektrona datim nečistoćom bit će ista - na kraju krajeva, svaki arsenski atom daje elektronu. I sada se sjećamo da se koncentracija parova s \u200b\u200belektronskim rupama pojavljuje tokom pauze kovalentnih silikonskih obveznica na sobnoj temperaturi približno jednaka 10 10 cm-3. Osjećate li razliku? Koncentracija slobodnih elektrona u ovom slučaju je više koncentracija rupa za 9 naloga, odnosno milijardu timeda! U skladu s tim, otpornost silikonskog poluvodiča smanji se na milijardu uvođenju tako male količine nečistoća.

Rezultirajuće izračun pokazuje da u poluvodičima N-tipa elektronska provodljivost zaista igra. Protiv pozadine takve kolosalne superiornosti broja besplatnih elektrona, doprinos kretanja rupa u opštu provodljivost je zanemarljiva.

Moguće je, naprotiv, stvoriti poluvodič s prevladavanjem provodljivosti rupe. Dakle, ispostavilo se da li je Silicon Crystal uvesti prikolicu Admix - na primjer, Indium (u). Rezultat takvog uvoda prikazan je na slici. Osam.

Sl.8 Semiconductor P - tip

Šta se događa u ovom slučaju? Na vanjskoj razini elektrona, indijum atom nalazi se tri elektrona koja čine kovalentne obveznice s tri okolna silicijuma. Za četvrti susjedni silicijum Atom, Indija već nedostaje elektrona, a rupa se pojavljuje na ovom mjestu.

A ova rupa nije jednostavna, već posebna - sa vrlo velikom vezu energijom. Kad se elektron iz susjednog silikonskog Atoma uđe u nju, on će u njemu "zaglaviti", jer je atrakcija elektrona u Atom Indiju prilično velik - više od silikonskih atoma. Indijski atom pretvorit će se u negativan jon, a na mjestu gdje se pojavi elektron, otvorit će se rupa - ali sada obična pokretna rupa u obliku rastrgane kovalentne veze u kristalnom silikonskom rešetku. Ova rupa na uobičajeni način počet će lutati u kristalu zbog "relej" prijenosa valentnih elektrona iz jednog silikonskog atoma u drugu.

Dakle, svaka nečistoća ATOM India generira rupu, ali ne dovodi do simetričnog izgleda slobodnog elektrona. Takve nečistoće čiji atomi hvataju "uske" elektrone i na taj način stvaraju pomičnu rupu u kristalu, nazivaju se akumulacijama. Trohulansni indijum je primjer nečistoće za prihvatniku.

Ako je u kristalu čistog silicije za uvođenje pridržavanja akumulatora, tada će broj rupa generiranih prijemne strane biti mnogo veći od broja slobodnih elektrona koji su nastali zbog podijeljenih kovalentnih veza između silicijuma između silicijuma. Poluprovodnik sa utiskivanjem prihvaćanja je poluprovodnika rupa ili poluvodič P-tipa (ili samo P-poluvodič).

Powers Play glavna uloga Prilikom stvaranja struje u P-poluvodiču; Rupe su glavni nosači punjenja. Besplatni elektroni su nosioci za naplatu bezbroj u P-poluvodiču. Kretanje slobodnih elektrona u ovom slučaju ne doprinosi značajnom doprinosu: električna struja se pruža prvenstveno provodljivošću rupe.

Poluvodiči su čvrsta tijela koja su u T \u003d 0, odlikuju potpuno zauzete elektroni s elektronskim zonama valence odvojene od provodljivog zona s relativno uskim (e od oko 1 eV) zabranjene zone (Sl. 314, D ). Svojim imenom dužni su za činjenicu da je njihova električna provodljivost manja od električne provodljivosti metala i više električne provodljivosti dielektrike.

U prirodi postoje poluvodiči u obliku elemenata (elementi IV, V i VI grupe periodičnog sistema mendeleev elemenata), na primjer Si, GE, kao, SE, TE, kao i hemijskim spojevi, poput oksida, sulfida, selenide , legure elemenata različitih grupa. Razlikovati vlastiti i nečistoćni poluvodiči. Vlastiti poluvodičisu hemijski čisti poluvodiči, a njihova provodljivost se naziva vlastita provodljivost.Primjer vlastitih poluvodiča može biti hemijski čist ge, se, kao i brojne hemijske jedinjenja: INSB, Gaas, CD-ovi itd.

Pod odsustvom drugih vanjskih faktora, vlastiti se poluvodiči ponašaju se poput dielektrike. S povećanjem temperature, elektroni iz gornjeg nivoa valence zone mogu se rasporediti na niže razine zona provođenja II (Sl.315). Kada se električno polje nanese na kristal, oni se kreću na polje i stvaraju električnu struju. Dakle, zona II zbog svoje djelomične "besplatne" elektrone postaje zona provodljivosti. Naziva se provodljivost vlastitih poluvodiča zbog elektrona elektronska provodljivostili provodljivostn. -Type(od lat-a. negativno - negativno).

Kao rezultat termičkih bacanja elektrona iz zone I u zoni II u zoni valence postoje slobodna stanja koja su pozvala rupe.U vanjskom električnom polju na mjestu oslobođeno od elektrona - rupa - elektron se može premjestiti sa susjednog nivoa, a rupa će se pojaviti na mjestu na kojem je elektron izvana itd. Takav proces punjenja rupa elektrona ekvivalentna je premještanjem rupa u smjeru suprotnom kretanju elektrona, tako da je rupa imala pozitivan naboj, jednak veličini elektrona. Zovu se provodljivost vlastitih poluvodiča, zbog kvalipartila - rupa, provodljivost rupaili p-Type Vodvity(od lat-a. Pozitivno je pozitivno).

Dakle, u svojim poluvodičima postoje dva mehanizma za provodljivost: elektronička i rupa. Broj elektrona u zoni provođenja jednak je broju rupa u zoni valentne, jer potonje odgovara elektronima uzbuđeno u zoni provođenja. Shodno tome, ako je koncentracija elektrona provodljivosti i rupa označena n e. i n. p. T.

n. e. = n. p. . (242.1)

Uvijek je provodljivost poluvodiča uzbuđeni.E. pojavljuje se samo pod djelovanjem vanjskih faktora (temperature, zračenje, snažna električna polja itd.).

U svom poluvodiču, nivo Fermi nalazi se na sredini zabranjene zone (Sl.316). Zaista, za prijenos elektrona sa najvišeg nivoa

utrošena je zona Nia Valence na donjem nivou provodljivosti zona energija aktivacijejednaka širina zabranjene zone e. Kad se elektron pojavi u zoni provođenja u zoni valence, pojavljuje se rupa. Shodno tome, energija potrošena na formiranje par trenutnih nosača treba podijeliti u dva jednaka dijela. Budući da energija odgovara polovini širine zabranjene zone ide u kretanje elektrona, a ista energija troši se na formiranje rupe, početak reference za svaki od ovih procesa treba biti u sredini zabranjene Zona. Fermi Energy u svom poluvodiču energija je iz koje se uzbuđuju elektroni i rupe.

Zaključak o lokaciji nivoa fermije u sredini zabranjene zone vlastitog poluvodiča može se potvrditi matematičkim proračunima. U fizici solidne strane dokazuje se da koncentracija elektrona u zoni provođenja

gde E. 2 - energija koja odgovara dnu kondukcijske zone (Sl.316), E F - Fermi energija, T -termodinamička temperatura Od 1 - trajni ovisno o temperaturi i efikasnoj masi elektrona provodljivosti. Efikasna masa- Vrijednost koja ima dimenziju mase i karakteriziranje dinamičke svojstva kvazipartika - elektroni provodljivosti i rupa. Uvod u teoriju zona efektivne mase provodljivosti elektrona omogućava, s jednom rukom, uzima u obzir učinak na provodljivost elektrona ne samo vanjsko polje, već i unutarnje periodično polje kristala, a s druge strane , apstrahiranje od interakcije elektrona s rešetkom, razmotrite njihovo kretanje u vanjskom polju kao kretanje slobodnih čestica. Koncentracija rupa u zoni valence

gde Od 2 - Konstantno, ovisno o temperaturi i efikasnoj masi rupe, E. 1 - energija koja odgovara gornjoj granici zona valence. Uzbuđenje energije u ovom slučaju se odbrojava sa nivoa Fermi (Sl. 316),

stoga vrijednosti u eksponencijalnom faktoru (242.3) imaju znak, obrnuti znak eksponencijalnog faktora u (242.2). Što se tiče svog poluvodiča n. e. = n. r (242.1), onda

Ako su efikasna masa elektrona i rupa jednaka (m * e \u003d m * p), onda Od 1 =Od 2 i zato

- (e 2 -e f) \u003d e 1 -e f,

E f \u003d (E 1 + E 2) / 2 \u003d e / 2,

i.E. nivo Fermi u svom poluvodiču zaista se nalazi usred zabranjene zone.

Budući da za vlastite poluvodiče  E \u003e\u003e KT,distribucija Fermi - Dirac (235.2) prelazi u distribuciju Maxwella - Boltzmanna. Stavljanje (236.2) E- E. F.  E / 2,primiti

Broj elektrona raspoređenih u zonu provodljivosti i stoga je broj formiranih rupa proporcionalan<N (e)\u003e.Dakle, specifična provodljivost vlastitih poluvodiča

gdje je  0 stalna karakteristika ovog poluvodiča.

Povećanje provodljivosti poluvodiča sa povećanjem temperature je njihova karakteristična karakteristika (u metalima sa povećanjem temperature, provodljivost se smanjuje). Sa stajališta teorije zone, ova okolnost je sasvim jednostavna za objašnjenje: s povećanjem temperature, broj elektrona raste, što, zbog toplotnog pobuđenja, idite u provodljivost i uključeni su u provodljivost. Stoga raste specifična provodljivost vlastitih poluvodiča sa sve većem temperaturom.

Ako predate ovisnost o LN od 1 / T,zatim za svoje poluvodiče - ravno (Sl.317), po

kome se klonu može odrediti širinom zabranjene zone e, a prema njegovom nastavku -  0 (ravna linija se isključuje na osi ordinate, jednako u LN 0).

Jedan od najraširenijih poluvodičkih elemenata je Njemačka koja ima dijamantsku rešetku u kojoj je svaki atom povezan sa kovalentnim obveznicama (vidi §71) sa četiri najbliže susjede. Pojednostavljeni ravni raspored atoma u GE Crystal dat je na slici. 318, gdje svaki paker označava vezu koju izvodi jedan elektron. U idealnom kristalu, kada je jedna struktura dielektrična, jer svi valentni elektroni sudjeluju u formiranju veza i stoga ne sudjeluju u provodljivosti.

S povećanjem temperature (ili pod djelovanjem drugih vanjskih faktora), toplinske oscilacije rešetke mogu dovesti do rupture određenih valentnih obveznica, kao rezultat toga što je dio elektrona cijepljen i oni postaju slobodni. Na napuštenom elektronskom mjestu pojavljuje se rupa (prikazana je bijelim krugom) koja se može napuniti elektronima iz susjednog para. Kao rezultat rupe, tako

poput oslobođenog elektrona, preći će na kristal. Kretanje elektronske provodljivosti i rupa u nedostatku električnog polja je haotično. Ako na kristalu stavite električno polje, elektroni će se početi pomerati protiv polja, rupe - po polju, koji će dovesti do pojave vlastite provodljivosti Njemačke, zbog oba elektrona i rupa.

U poluvodičima, zajedno sa procesom proizvodnje elektrona i rupa, postoji proces rekongacija:elektroni se kreću iz zona provodljivosti u zonu valence, dajući energiju sa rešetkom i kvantnom emitiranom kvante elektromagnetskom zračenju. Kao rezultat, za svaku temperaturu uspostavljena je određena ravnotežna koncentracija elektrona i rupa, promjenjiva sa temperaturom u proporciji s izrazom (242.4).

Zovu se provodljivost hemijski čistih poluvodiča vlastiti provodljivost, A sami poluvodiči su vlastiti poluvodiči, u čistom poluvodiču, broj slobodnih elektrona i rupa jednako je. Pod djelovanjem primijenjenog na poluvodički napon, stopa smjernog pokreta besplatnih elektrona u njemu je veća od rupa. Stoga je snaga trenutne elektroničke provodljivosti i e E veća sa rupom s provojem rupa i d. Zajednička struja u poluvodiču I \u003d i e + i d.

Intrinska provodljivost poluvodiča povećava se s povećanjem temperature. Na konstantnoj temperaturi pojavljuje se dinamička ravnoteža između procesa formiranja rupa i rekomatiranja elektrona i rupa. Uz ovo stanje, broj provodljivosti elektrona i rupa po jedinici zapremine su kontinuirani.

Provodljivost poluvodiča snažno utječe na prisustvo nečistoća u njima. Kada se uvede u polugorumu, neke nečistoće mogu dobiti relativno veliki broj slobodnih elektrona s malim brojem "rupa" ili, naprotiv, veliki broj "rupa" sa vrlo malim brojem besplatnih elektrona. Naziva se provodljivost provodnika uzrokovanih nečistoćama provodljivost nečistoće A sami poluvodiči su poluprovodnici nečistoće. Nečistoće koje lako daju svoje elektrone glavnim poluvodičem i stoga povećavaju broj slobodnih elektrona u njemu, nazivaju se donator (davanje) nečistoće. Elementi se koriste kao takve nečistoće, koje imaju veći broj valencija od atoma glavnog poluvodiča. Dakle, u odnosu na Njemačku, donacije su misterijske nečistoće, antimon.

Da biste dobili u Njemačkoj, nečistoće arsena su pomiješane i rastopljene. Njemačka je tetravalentni element. Arsenić je pet zidova. Kad se učvršćuje u čvoru kristalne rešetke, Njemačka, Njemačka Atom zamjenjuje Arsenic Atom. Elektron potonjeg formira snažne kovalentne obveznice sa četverojeg susjednog atoma u Njemačkoj (Sl. 102, a). Preostala peta valentna elektron Arsena, ne sudjelujući u paranoelektronskim vezama, nastavlja se kretati oko Arsena Atoma. Zbog činjenice da dielektrična konstanta Njemačke ε \u003d 16., sila atrakcije elektrona u kernel smanjuje se, veličine elektrona orbite se povećavaju 16 puta; Njegova vezana energija s atom smanjuje se u 256 puta (I.E. u 2 puta), a energija toplinskog pokreta postaje dovoljna za odvajanje od atoma ovog elektrona. Počinje se slobodno kretati u rešetki Njemačke, prevrnu se u elektron provodljivosti na ovaj način.

Arsenic Atom, u čvoru Kristalne rešetke Njemačke, gubim elektron, postaje pozitivan ion.

Čvrsto je povezana s kristalnom rešetkom Njemačke, stoga ne prihvaća sudjelovanje u formiranju struje.

Energija potrebna za prevođenje elektrona iz zone valence do zona provodljivosti (vidi Sl. 96) se zove aktivacija energije. Na nosačima trenutnog ponašanja, obično je mnogo puta manje od one trenutne poluvodičke struje. Stoga, s beznačajnim grijanjem, rasvjeta se oslobađa uglavnom elektroni atoma nečistoće. Na mjestu napuštenog elektrona u atomu donatora formira se rupa. Međutim, kretanje elektrona u rupi gotovo nije promatrano, I.E., dodatna provodljivost rupa koju je stvorio donator je vrlo mala. To se objašnjava na sledeći način. Zbog male količine atoma nečistoće, njegovi elektroni koji se provode rijetko se pokazuju da su blizu rupe i ne mogu ga ispuniti. I elektroni glavnih poluvodičkih atoma, iako su u blizini rupa, ali ne mogu ih uzimati zbog mnogo nižeg nivoa energije.

Mali dodavanje nečistoće donatora čini broj slobodne provodljivosti elektrona u hiljadama puta više od broja besplatne elektron provodljivosti u čistom poluvodiču pod istim uvjetima. U poluvodiču sa nečistoćom donatora, glavni nosači naboja su elektroni. n-tipa poluvodiči.

Nečistoće uzbudljive elektrone na glavnom poluvodiču i, stoga, povećavaju broj rupa u njemu, nazivaju se akumulator (prihvatanje) nečistoće. Elementi se koriste kao takve nečistoće čiji atomi imaju manje valentne elektrone od atoma glavnog poluvodiča. Dakle, u odnosu na Njemačku, akumulator su nečistoće Indija, aluminijum.

Da bi se dobile u Njemačkoj, Indija se miješa i rastopljena. Njemačka je tetravalentni element. Indija je trivalentna. Za formiranje kovalentnih obveznica sa četiri najbliže susjedne atome, Njemačka ima nedostatak jednog elektrona. Indija će ga posuditi u Njemačkoj Atomu (Sl. 102, b). Za to, elektronski atomi Njemačke s grijanjem informiše je energijom dovoljnim samo za razbijanje kovalentne veze, nakon čega su pušteni elektroni zarobili Indijski atomi. Nisu slobodni, ovi elektroni ne sudjeluju u formiranju struje. Indijski atomi postaju negativni ioni, čvrsto su povezani sa kristalnom rešetkom Njemačke, stoga nije prihvaćena u formiranju struje.

Na mjestu elektrona odvojenog iz Njemačke, formira se rupa, što je besplatan nosač pozitivnog naboja. Ova rupa se može napuniti elektronom i iz susjedne Njemačke atoma itd. U poluvodiču sa dodatkom za prihvatniku glavnih prijevoznika su rupa. Takvi poluvodiči se nazivaju r-tipa poluvodiča.

Dakle, za razliku od vlastitih provođenja, provode se elektroni i provodljivost nečistoće poluvodiča zbog glavnih nosača jednog znaka: elektroni u slučaju nečistoća donatora i rupa u slučaju nečistoća za prihvat. Ovi nosači naboja u poluprovodniku nečistoće su glavni. Pored njih, ovaj poluvodič sadrži nosioce bez jezgre: u elektroničkom poluvodiču - rupe, u poluvodiču rupa - elektroni. Koncentracija njihove značajno manje koncentracije glavnih nosača.