7) Електронний напівпровідник «n»-типу

По виду провідності напівпровідники поділяють на n-тип і р-тип. Напівпровідник n-типу має примесную природу і проводить електричний струм подібно металам. Домішкові елементи, які додають в напівпровідники для отримання напівпровідників n-типу, називаються донорними. Термін «n-тип" походить від слова «negative", що позначає негативний заряд, стерпний вільним електроном. Теорія процесу переносу заряду описується наступним чином: В чотиривалентність Si кремній додають домішковий елемент, пятивалентного As миш'яку. В процесі взаємодії кожен атом миш'яку вступає в ковалентний зв'язок з атомами кремнію. Але залишається п'ятий вільний атом миш'яку, якому немає місця в насичених валентних зв'язках, і він переходить на дальню електронну орбіту, де для відриву електрона від атома потрібна менша кількість енергії. Електрон відривається і перетворюється у вільний, здатний переносити заряд. Таким чином перенесення заряду здійснюється електроном, а не діркою, тобто даний вид напівпровідників проводить електричний струм подібно металам. Також сурмою Sb покращують властивості одного з найважливіших напівпровідників - германію Ge.

8) Електронний напівпровідник «p»-типу

Напівпровідник p-типу, крім примесной основи, характеризується доречний природою провідності. Домішки, які додають в цьому випадку, називаються акцепторними. «P-тип" походить від слова «positive», що позначає позитивний заряд основних носіїв. Наприклад в напівпровідник, чотиривалентність Si кремній, додають невелику кількість атомів тривалентного In індію. Індій в нашому випадку буде домішковим елементом, атоми якого встановлює ковалентний зв'язок з трьома сусідніми атомами кремнію. Але у кремнію залишається одна вільна зв'язок в той час, як у атома індію немає валентного електрона, тому він захоплює валентний електрон з ковалентного зв'язку між сусідніми атомами кремнію і стає негативно зарядженим іоном, утворюючи так звану дірку і відповідно дірковий перехід. За такою ж схемою In ндій повідомляє Ge германію дірковий провідність.

9) Електронно-дірковий перехід

Електронно-дірковий перехід - це область, яка розділяє поверхні електронної та доречний провідності в монокристалі.

Електронно-дірковий перехід виготовляють в єдиному монокристалле, в якому отримана досить різка межа між областями електронної та доречний провідності.

На малюнку зображено дві межують області напівпровідника, одна з яких містить Донорно домішка (область електронної, тобто n-провідності), а інша акцепторну домішка (область доречний провідності, тобто p-провідності) ..

При відсутності прикладеної напруги спостерігається дифузія основних носіїв зарядів з однієї області в іншу. Так як електрони це основні носії заряду, і в області n їх концентрація більше вони дифундують в p-область заряджаючи негативно прикордонний шар цій галузі. Але йдучи зі свого місця електрони створюють вакантні місця - дірки, тим самим заряджаючи прикордонний шар n-області позитивно. Таким чином, через досить короткий проміжок часу з обох сторін поверхні розділу утворюються протилежні за знаком просторові заряди.

Електричне поле, створюване просторовими зарядами, перешкоджає подальшій дифузії дірок і електронів. Виникає так званий потенційний бар'єр. висота якого характеризується різницею потенціалів в прикордонному шарі.

Електронно-дірковий перехід, в зовнішньому виконанні реалізується у вигляді напівпровідникового діода.

Якщо до електронно-діркового переходу прикласти зовнішню напругу так, що до області з електронною провідністю підключений негативний полюс джерела, а до області з доречнийпровідністю - позитивний, то напрямок напруги зовнішнього джерела буде протилежно по знаку електричного поля pn переходу, це викличе збільшення струму через pn перехід. Виникне прямий струм, який буде викликаний рух основних носіїв зарядів, в нашому випадку це рух дірок з p області в n, і рух електронів з n області в p. Слід знати, що дірки рухаються протилежно руху електронів, тому насправді, струм тече в одну сторону. Таке підключення називають прямим. На вольт-амперної характеристики такого підключення буде відповідати частина графіка в першому квандрант.

Але якщо змінити полярність прикладеної до p-n переходу напруги на протилежне, то електрони з прикордонного шару почнуть рух від кордону розділу до позитивного полюса джерела, а дірки до негативного. Отже, вільні електрони і дірки будуть віддалятися від прикордонного шару, створюючи тим самим прошарок, в якій практично відсутні носії зарядів. В результаті струм в p-n переході знижується в десятки тисяч разів, його можна вважати приблизно рівним нулю. Виникає зворотний струм. який утворений неосновними носіями заряду. Таке підключення називають зворотним. На вольт-амперної характеристики такого підключення буде відповідати частина графіка в третьому квандрант.

При прямому підключенні електронно-діркового переходу, струм зростає зі збільшенням напруги. При зворотному підключенні струм досягає значення Iнас, зване струмом насичення. Якщо продовжувати збільшувати напругу при зворотному включенні, то може настати пробою діода. Це властивість також використовується в різних стабілітронах і т.д.

Властивості p-n переходу широко застосовуються в електроніці, а саме в діодах, транзисторах і інших напівпровідниках.