Полупроводник p типа и n типа — различия, принципы работы и области применения

Полупроводники являются основой для работы многих современных электронных устройств. В зависимости от типа примесей, добавленных в полупроводниковый материал, он может иметь либо p-тип, либо n-тип проводимости. Как их различить? Сегодня мы разберемся в этом вопросе.

Полупроводник n-типа получается путем добавления примесей, которые дают в результате свободные электроны. При этом, сам полупроводник по своей природе обладает отсутствием свободных электронов. Свободные электроны в полупроводнике n-типа движутся по нему, перенося электрический заряд. Они электроны заряжены отрицательно, поэтому тип проводимости полупроводника назван «n» типом, от английского слова «negative» (отрицательный).

В отличие от полупроводника n-типа, полупроводник p-типа содержит примеси, которые создают свободные дырки. Дырки в данном полупроводнике движутся, создавая недостающие электроны. Дырка будет иметь положительный заряд, поэтому тип проводимости полупроводника назван «p» типом, от английского слова «positive» (положительный).

Важно отметить, что при добавлении примесей в полупроводник, его проводимость (либо p-тип, либо n-тип) изменяется. Это дает возможность создавать различные электронные компоненты, такие как диоды, транзисторы и другие, что является основой современной электроники.

Полупроводник и его роль

Полупроводники разделяются на два типа: p (позитивный) и n (негативный). Различие между этими типами полупроводников заключается в том, какие атомы примеси в них вносятся.

При добавлении примесей в полупроводник происходит процесс допирования, который изменяет его электрофизические свойства. В p-типе полупроводника добавляются примеси с характеристиками валентной электронной структуры электронейгативных элементов, что позволяет образовывать дырки в валентной зоне. В n-типе полупроводника добавляются примеси с лишней валентной электронной структурой, которые создают дополнительные электроны в зоне проводимости.

Таким образом, p- и n-типы полупроводников по своей сути представляют дефицит и избыток электронов в зоне проводимости, соответственно. Это свойство полупроводников позволяет использовать их для создания полупроводниковых приборов, таких как диоды, транзисторы и интегральные схемы, которые широко применяются в современной электронике.

Полупроводник p типа

Полупроводник p типа представляет собой материал, в котором проводимость осуществляется за счет дырок в электронной структуре. Дырка представляет собой отсутствие электрона на месте, которое он мог бы занимать.

Процесс формирования полупроводника p типа происходит путем легирования чистого полупроводника примесью из элементов с тремя внешними электронами в своей валентной оболочке. Такие элементы называются тривалентными.

При этом, собственные электроны полупроводника намеренно замещаются электронами примеси. Это приводит к образованию новых связей и созданию «дырок» в электронной структуре. Дырки возникают там, где ранее были электроны, и являются не менее подвижными, чем электроны в проводнике.

Полупроводники p типа обладают характерной положительной зарядностью, которая возникает из-за преобладания дырок над электронами в валентной зоне. Положительные заряды дырок считаются носителями заряда в полупроводнике p типа. Эта зарядная носительность позволяет передавать электрический ток через полупроводник.

Материалы, обладающие полупроводниковыми свойствами одновременно и p-типа, и n-типа, называются п- n-переходами. Именно на основе таких переходов построены многие электронные и полупроводниковые приборы, такие как транзисторы и диоды.

Полупроводник n типа

Основными примесями, которые обеспечивают n тип проводимости, являются так называемые доноры. Доноры – это атомы примеси, которые вносят свой электрон в валентную зону полупроводника. Это приводит к образованию достаточного количества свободных электронов для проводимости в полупроводнике n типа.

Таблица ниже показывает различия между полупроводниками p и n типа.

Полупроводники n типа нашли широкое применение в различных областях, включая электронику и фотонику. Они являются неотъемлемой частью современных полупроводниковых устройств, таких как транзисторы и диоды.