Příměsové polovodiče

Anonym Raracur11.03.2014 21:49 Nahlásit
Dobrý den,
prosím o vysvětlení vodivosti příměsových polovodičů.
Ve škole nám to vysvětloval učitel tak, že přidáme-li do čtyřmocného prvku jako přiměs
a) trojmocný, vznikne díra
b) pětimocný, vznikne volný elektron

Vysvětlení spočívalo v tom, že pokud přidáme pětimocný prvek, tak 4 vazby "spotřebuje" na navázání na okolní čtyřmocné prvky a zbývající vazba vytvoří ten volný elektron.
Když přidáme trojmocný prvek, navážou se všechny tři vazby na okolní atomy čtyčmocných prvků, jedna vazba ale chybí a proto vzniká díra.

Zkusím popsat, co na tom nechápu: Proč se nemůžeme v obou případech na věc dívat tak, že přebývá jedna vazba, tedy jeden volný elektron? u pětimocných příměsí je to vazba přímesového atomu, u trojmocných příměsí je to vazba původního prvku.

Snad někdo pochopí, co mám na mysli, protože přiznám se, mám v tom guláš.

Odpovědi

Přidat odpověď ▾

Diskuze

Mezek12.03.2014 08:05 (Upr. 12.03.2014 08:07) Nahlásit
Trojvazný prvek, třeba bor, má na čtyřech orbitalech tři elektrony. Čtyřvazný křemík má na čtyřech orbitalech čtyři elektrony. Ty se spárují se třemi elektony boru a tedy tři orbitaly budou obsazeny, čtvrtý orbital jen jedním elektronem. To je ta díra.
Naproti tomu pětivazný atom, třeba fosfor opět vytvoří na orbitalech sp3 čtyři elektronové páry s křemíkem. Pátý elektron musí nutně přejít na orbital d, kde má vyšší energii a může se tedy snadněj uvolnit (na příklad teplem). Je tedy excitovaný. Pokud budou oba typy polovodiče v kontaktu (přechod), budou elektrony z polovodiče tohoto typu (N) přecházet přes rozhraní do polovodiče typu P, kde budou doplňovat elektronový pár. Na rozhraní vznikne napětí, které pochod posléze zastaví. Polovodič typu P se nabije záporně, polovodič typu N kladně.
Když se nyní podíváme na oblast několika atomů (buňku) v polovodiči typu P, má nadbytek elektronů (proti kladným nábojům jader). V důsledku toho se mohou elektrony snadněji uvolňovat. U polovodiče je tomu opačně.Kombinací tepelného pohybu a vnějšího napětí pak může protékat proud, pokud na polovodič typu N přivedeme chybějící elektrony a z polovodiče typu P budeme nadbytečné elektrony odebírat. V opačném případě proud procházet nebude, pokud přiložené napětí "nepřemůže" napěťový rozdíl, samovolně vzniklý na přechodu. Pak dojde k průrazu.
Když to shrnu - tvůj problém asi zmizí, když do úvah zahrneš nejen elektrony, ale i valenční orbitaly. Vaznost (mocenství) samo situaci neřeší. Důležitou roli tady hrají orbitaly a energie elektronu na nich. Vysvětlí ti, proč není možné použít jako dotační prvek třeba dusík druhé periody PSP, ačkoli také vystupuje s ox. číslem 5, zatím co bor z téže periody je možné použít. Jak jsem vysvětlil, hraje tady úlohu orbital d, který v orbitě L (2.perioda) chybí.

Stačí?
Přidat komentář do diskuze ▾