Донорная (электронная) проводимость

Если к четырехвалентному чистому полупроводнику добавить пятивалентную примесь, то 4 валентных электрона атома примеси будут взаимодействовать с 4-мя валентными электронами атома чистого полупроводника, образуя четыре прочные ковалентные связи. Пятый валентный электрон атома примеси оказывается лишним – ему не хватает пары.

Этот пятый электрон слабо связан с атомом, поэтому уже при комнатной температуре (получив тепловую энергию) легко отрывается от атома и становится свободным.

Атом примеси при этом ионизируется – становится положительным ионом.

При комнатной температуре все атомы примеси ионизированы.

Кроме процесса ионизации в таком полупроводнике происходит еще процесс генерации, в котором участвуют атомы чистого полупроводника. При этом часть валентных электронов этих атомов, получив тепловую энергию в виде комнатной температуры, переходит из валентной зоны (ВЗ) в зону проводимости (ЗП) и становится свободными. На их месте в валентной зоне образуются дырки. Происходящие процессы можно изобразить следующим образом:

Таким образом, в результате двух процессов в таком полупроводнике носители заряда распределяются следующим образом: имеется большое количество свободных электронов и малое количество дырок. Ионы носителями заряда не являются (не перемещаются), поэтому речь о них не идет.

Пятивалентная примесь называется донорной (от слова «донор» - отдать) или электронной, т.к. основными носителями заряда (ОНЗ) в этом полупроводнике являются электроны. Дырки в этом полупроводнике будут являться неосновными носителями заряда (ННЗ).

Полупроводник с электронной проводимостью называется донорным полупроводником или полупроводником n-типа (буква «n» - первая буква слова negative – отрицательный).