Всё не правильно. Вы рассуждаете классическими понятиями, а проводимость, особенно проводимость в полупроводниках — явление существенно квантовое.DJ_club писал(а):Никак не могу в толк взять. При добавлении к 4-валентному полупроводнику 5-валентной примеси от атома примеси остаётся один свободный электрон, остальные заняты связями. Получаем электронную проводимость.
При добавлении к тому же 4-валентному полупроводнику 3-валентной примеси, ОПЯТЬ_ТАКИ образуется СВОБОДНЫЙ ЭЛЕКТРОН, но уже от атома полупроводника. Откуда во втором случае берётся "дырочная проводимость"?!
Слова "этот электрон принадлежит вон тому атому" верны только если этот атом один-одинёшенек и летает в вакууме. Когда атомы объединены в кристалл, то у них уже нет личных электронов (кроме электронов глубоких уровней). Все электроны внешних уровней принадлежат всем атомам. Эдакий коммунизм на атомном масштабе. Более того, периодичность электростатического потенциала, создаваемого атомными остовами, объединённых в периодическую структуру кристалла, приводит к тому, что атомные уровни расплываются в энергетические зоны. Эти зоны делятся на валентные зоны (заполненные валентными электронами) и зоны проводимости, которые находятся по энергии выше сразу за валентными.
В металлах либо эти две зоны перекрываются, либо валентная заполнена не полностью. Электроны, ускоряясь под действием электрического поля, получают энергию и перемещаются вверх по зонам на свободные места. В диэлектриках мало того, что валентная зона заполнена полностью, так ещё разделена с зоной проводимости энергетическим промежутком, называемым запрещённой зоной. Под действием электрического поля электроны не могут ускоряться, потому что нет места в энергетическом спектре для ускоренных электронов. А преодолеть энергетический зазор они не могут, если только поле не слишком большое. При очень большом поле просто наступает пробой. Ситуация полностью отличается от ситуации в металлах.
Полупроводники — это такие же диэлектрики, только запрещённая зона у них мала. Мала по сравнению с тепловой энергией. Тепловая энергия в полупроводниках имеет достаточную величину, чтобы электроны смогли перепрыгнуть энергетический зазор. Это, как и всё, что я описывал ранее и буду описывать дальше, — явления существенно квантовые. Вероятность электрона перепрыгнуть барьер экспоненциально зависит от температуры, поэтому и проводимость их имеет такую же зависимость (почти). Электроны, попавшие в зону проводимости, образуют собственную электронную проводимость. А оставшиеся свободные места в энергетическом спектре валентной зоны могут теперь быть заняты другими электронами, которых в этой зоне тьма-тьмущая. Так образуется собственная дырочная проводимость.
За кадром осталось множество забавных и интересных явлений, таких как зоны Брюлиэна, поверхности Ферми, отрицательная эффективная масса электрона (его тянут в одну сторону, ускоряться он начинает в противоположную) и многое другое. Но мы подходим таки в вашему главному вопросу.
Добавление легирующих добавок в полупроводник приводит к тому, что в запрещённой зоне полупроводника появляется тонкая разрешённая зона. Если она ближе к валентной зоне, то в эту новую зону проще всего перепрыгнуть электронам из валентной зоны. Так образуется примесная дырочная проводимость (электроны намертво садятся в новой зоне, дырки в зоне проводимости двигаются по кристаллу). Но для этого новая зона должна быть пустая. Для этого используют атомы с валентностью 3 (у них меньше собственных электронов). Разумеется не любые атомы подходят, они должны быть по-ближе по энергии к валентной зоне. Если же эта новая зона ближе к зоне проводимости полупроводника, то электронам этой новой зоны (которые в ней всегда есть) проще перепрыгнуть в зону проводимости. Так образуется примесная электронная проводимость (электроны двигаются по кристаллу, находясь по энергии в зоне проводимости).
