2) электроны и дырки
3) дырки
4) электроны (+)
В полупроводнике n-типа основными носителями электрического тока являются электроны проводимости. Такой материал получают введением донорной примеси, атомы которой имеют больше валентных электронов, чем атомы основного полупроводника; например, фосфор в кремнии. Слабо связанные донорные электроны легко переходят в зону проводимости, поэтому концентрация свободных электронов значительно превышает концентрацию дырок.
Дырки в n-типе сохраняются как неосновные носители, однако их вклад в проводимость обычно существенно меньше. Ионы кристаллической решётки и примесные ионы участвуют в формировании электрического поля и компенсации заряда, но не обеспечивают направленный перенос заряда в обычном объёме полупроводника. Электропроводность описывается соотношением σ = q(nμn + pμp), где n и p — концентрации электронов и дырок, а μn и μp — их подвижности; для n-типа n значительно больше p.
| Тип материала или частицы | Основные носители | Неосновные носители | Источник носителей | Особенности проводимости |
|---|---|---|---|---|
| Полупроводник n-типа | Электроны | Дырки | Ионизация донорной примеси | Электронная проводимость, уровень Ферми смещён к зоне проводимости |
| Полупроводник p-типа | Дырки | Электроны | Ионизация акцепторной примеси | Дырочная проводимость, уровень Ферми смещён к валентной зоне |
| Собственный полупроводник | Электроны и дырки в сопоставимых концентрациях | Отсутствуют выраженные неосновные носители | Термическая генерация электронно-дырочных пар | Проводимость определяется температурой и шириной запрещённой зоны |
| Донорная примесь | Отдаваемые электроны | Не формирует дырки как основной тип носителей | Атом примеси имеет дополнительный валентный электрон | Повышает концентрацию электронов проводимости |
| Дырка | Эффективный положительный носитель | — | Освободившееся состояние в валентной зоне | Перемещается за счёт последовательного перехода электронов |
| Ионы решётки и примеси | Не являются основными носителями в твёрдом полупроводнике | — | Атомы кристалла и легирующих добавок | Остаются преимущественно связанными с узлами решётки |
| Повышение температуры | Увеличивает концентрацию электронов и дырок | Соотношение зависит от степени легирования | Термическая генерация носителей | При высокой температуре возможен переход к собственной проводимости |
Доминирование электронов является определяющим признаком материала n-типа и используется при создании диодов, транзисторов, сцинтилляционных и полупроводниковых детекторов ионизирующего излучения. Внешнее электрическое поле вызывает дрейф электронов к положительному электроду, а их направленное движение формирует ток. При освещении или воздействии излучения дополнительно возникают электронно-дырочные пары, что изменяет ток и может использоваться для регистрации излучения. Знак + в тестовом задании обозначает правильность выбора, а не положительный заряд электрона.