Примесные полупроводникиОтделение возбужденного электрона от иона обычно проходит легче в легированном полупроводнике. Под легированием понимают введение в структуру решетки природного полупроводника примесных атомов различных элементов, содержащих по сравнению с атомами основного материала большее или меньшее количество валентных электронов. Примесные атомы вводятся в объем полупроводника, например, путем диффузии, которая возникает при контакте соответствующих материалов в условиях повышенной температуры. Поясним это на конкретном примере. На самой удаленной от ядра орбите полупроводникового кремния содержится четыре валентных электрона. В кристалле эти электроны соединены с электронами четырех соседних атомов так называемой ковалентной связью. В такой связи участвуют по одному из валентых электронов пары смежных атомов. В результате кристаллическая решетка имеет специфическую форму (ее можно наблюдать по очертаниям большого кристалла). Мы не можем дать ее точное пространственное изображение и проследить все связи электронов.Итак, в кристалл кремния без существенного искажения его решетки можно ввести небольшое количество примесных элементов, атомы которых имеют по 3—5 валентных электронов. При незначительных различиях в размерах атомов допустимая концентрация примесей может достигать одной миллионной доли от общего объема основного кристалла. Если примесным элементом является мышьяк, то его атомы в кристаллической решетке занимают те же положения, что и атомы кремния, но они имеют по одному лишнему электрону. Этому электрону не нужна валентная связь. Его можно рассматривать как свободный носитель отрицательного заряда. Кристалл в целом остается электрически нейтральным, поскольку отрицательный заряд каждого свободного электрона уравновешивается соответствующим положительным зарядом ядра примесного атома, положение которого в решетке определяется его связями. Легированный таким образом материал называется полупроводником п-типа это означает, что его свободные носители заряда имеют отрицательный (negative) знак. Если вместо мышьяка в качестве примесных элементов использовать бор или алюминий, то их атомы, имеющие только три валентных электрона, также вписываются в кристаллическую решетку кремния. Однако теперь число электронов оказывается недостаточным для образования прежних связей. Место, которое за отсутствием электрона остается вакантным, называется дыркой. В дальнейшем электрон, появившийся вблизи дырки, может заполнить недостающую связь. При этом энергия электрона не изменяется. Перемещаясь, электрон нарушает ближайшую связь, оставляя там дырку. Такой процесс сводится к обмену положениями между электроном и дыркой. В обычном состоянии валентные зоны такого кристалла заполнены электронами, но наблюдаем мы лишь дырки. Когда электрон стремится занять место дырки, создается впечатление, что дырка перемещается в противоположном направлении, поэтому для такого вещества в целом характерно свободное перемещение дырок. Электрон, занимающий место дырки, делает это лишь однократно и затем фиксируется там, тогда как дырка перемещается непрерывно, занимая последовательно освобождаемые электронами места. По отношению к остальной части кристалла дырка соответствует недостающему в данном месте отрицательно заряженному электрону и ведет себя подобно носителю положительного заряда. Так и условились считать дырки носителями положительного заряда, а легированный таким образом материал — полупроводником р-тшга (positive). Как и прежде, кристалл в целом остается электрически нейтральным, поскольку ядра примесных атомов, занявших положения основных атомов кристалла, несут меньший положительный заряд, дефицит которого восполняется свободными дырками. Обратите внимание: современные системы безопасности в офисных и жилых помещениях редко когда ограничиваются датчиками пожарной безопасности и дымоуловителями. Контроль доступа - важнейшая из задач, поручаемая нынешним системам наблюдения. LiteView - видеонаблюдение эконом класса, которое способно выполнять работу на высочайшем уровне, четырех-, восьми- и шестнадцатиканальные видеорегистраторы без труда фиксируют в хорошем качестве необходимые участки территории. |
||
