Почему в кремнии образуются электронные и дырочные носители заряда?

Электронные и дырочные носители заряда образуются в кремнии из-за нарушения ковалентных связей. www.electronicsblog.ru На внешней электронной оболочке атома кремния расположены четыре валентных электрона. ege-study.ru Каждый из них готов образовать общую электронную пару с валентным электроном другого атома. ege-study.ru В результате атом кремния окружается четырьмя пристыковавшимися к нему атомами, каждый из которых вносит по одному валентному электрону. ege-study.ru Соответственно, вокруг каждого атома оказывается по восемь электронов (четыре своих и четыре чужих). ege-study.ru

В однородных полупроводниках основной причиной образования пар электронов и дырок является нагрев, то есть термогенерация. www.electronicsblog.ru Чем выше температура кремния, тем больше энергия электронов, и тем большее количество ковалентных связей не выдерживает и рвётся. ege-study.ru

При наличии примесей в кремнии также может возникать примесная проводимость. www.electronicsblog.ru Например, при введении в кремний атомов фосфора четыре его электрона связываются с четырьмя электронами кремния, а пятый электрон фосфора оказывается слабо связан с ядром атома и делается свободным. www.electronicsblog.ru В результате атом фосфора приобретает единичный положительный заряд. www.electronicsblog.ru Свободные электроны примесных атомов добавляются к электронам, порождённым термогенерацией, поэтому проводимость полупроводника делается преимущественно электронной. www.electronicsblog.ru

Напротив, при введении трёхвалентных атомов, например, бора, алюминия, галия, индия, в результате замещения ими в узлах кристаллической решётки появляется необходимость в дополнительном электроне. www.electronicsblog.ru Данный электрон берётся из основной решётки, следовательно, в том месте, откуда пришёл электрон, образуется дырка, которая добавляется к термогенерированным дыркам. www.electronicsblog.ru Такие полупроводники называются дырочными или p-типа. www.electronicsblog.ru