Атомы щедрые и атомы жадные





Наиболее распространены в настоящее время примесные полупроводники на базе химических элементов германия и кремния.

Что это за элементы? Взглянем на периодическую таблицу Д. И. Менделеева. Мы увидим, что кремний ( 14) и германий ( 32) находятся в IV группе. Эту группу мы некогда назвали "ни рыба ни мясо". Так оно и есть. Германий и кремний - ни проводники, ни изоляторы: они являются типичными полупроводниками.

 Атомы щедрые и атомы жадные

На самой внешней оболочке этих атомов- четыре электрона. При соединении атомов в кристалл все эти электроны идут на образование взаимных связей между атомами. Они ведут рабскую жизнь в подвале. Поэтому при низких температурах кремний и германий не проводят тока.

Но подмешаем, скажем, к германию какой-нибудь элемент из соседней V группы, например мышьяк ( 33). Мышьяковые атомы кое-где потеснят атомы германия и займут их места в решетке. При этом каждый атом мышьяка должен взять на себя обязательства замещенного им атома германия.

У атома мышьяка на внешней оболочке пять электронов. Четыре из них он отдает на возмещение химических связей, которые имел бывший хозяин этого места в решетке - атом германия. А пятый электрон? Он остается не у дел.

Подсчет показывает, что энергия этого электрона отвечает как раз уровню в запрещенной зоне, но возле ее "потолка". Чтобы этот электрон перешел в зону проводимости, ему нужно сообщить совсем небольшую добавочную энергию. Она в 10-15 раз меньше высоты самой запрещенной зоны.

Далее >>>