В кремний введена примесь индия ( - концентрация примесей)

Если в кристаллическую решётку полупроводника кремния ввести атомы примеси индия ( - элемент третьей группы таблицы Менделеева) имеющего на наружной электронной оболочке три валентных электрона, то эти три валентные электрона устанавливают прочные ковалентные связи с тремя соседними атомами кремния из четырёх.
Рис. 3. Структура кристалла полупроводника
кремния с акцепторными примесями индия .
Рис. 4. Зонная диаграмма кремния
с примесью индия.
При абсолютном нуле зона проводимости пустая, как у диэлектриков, а уровни валентной зоны полностью заполнены. Под действием избыточной энергии Wo, появляющейся за счет температуры, облучения, сильных электрических полей и т.д., некоторая часть электронов валентной зоны переходит в зону проводимости. Энергия Wo в случае беспримесного полупроводника, равна ширине запрещенной зоны и называется энергией активации. В валентной зоне остаётся свободное энергетическое состояние, называемое дыркой, имеющей единичный положительный заряд.
При отсутствии электрического поля дырка, как и электрон, будет совершать хаотические колебания, при этом происходят и обратные переходы электронов из зоны проводимости на свободные уровни валентной зоны (рекомбинация).
Поставка электронов в зону проводимости и дырок в валентную зону может быть за счет примесей, которые могут ионизоваться уже при низкой температуре . Энергия их активации значительно меньше энергии, необходимой для ионизации основных атомов вещества. Примеси, поставляющие электроны в зону проводимости, занимают уровни в запретной зоне вблизи дна зоны проводимости. Они называются донорными акцепторными. Примеси, захватывающие электроны из валентной зоны, располагаются на уровнях в запретной зоне вблизи потолка валентной зоны и называются акцепторными.
Примеси с энергией Wo<0,1эВ являются оптимальными. Их относят к "мелким" примесям. Мелкие уровни определяют электропроводность полупроводников в диапазоне температур 200–400К, "глубокие" примеси ионизуются при повышенных температурах. Глубокие примеси, влияя на процессы рекомбинации, определяют фотоэлектрические свойства полупроводников. С помощью глубоких примесей можно компенсировать мелкие. Можно получить материал с высоким удельным сопротивлением. Например, глубокими акцепторами полностью компенсировать влияние мелких донорных примесей.
Определяем температуры истощения примесей Ts и перехода к собственной проводимости Ti.
При температуре Ts (температура, при которой происходит полное истощение примеси), уровень должен располагаться ниже , так как при ионизации подвергается примерно лишь половина примесных уровней