Принцип дії діодів, транзисторів і інших так званих активних компонентів заснований на властивостях напівпровідникових матеріалів. В електроніці традиційно використовувалися два класи

матеріалів – ізолятори та провідники. Перші роблять сильний опір проходженню через них електричного струму, через другі він протікає практично безперешкодно. Проміжним варіантом є напівпровідникові матеріали, або напівпровідники, за властивостями аналогічні ізоляторам, але здатні при особливих умовах пропускати електричний струм.

На сьогоднішній день найпоширенішим полупроводником є ​​кремній, базовий матеріал для виготовлення сучасних діодів і транзисторів. У чистому вигляді кремній не має велику провідність. Дійсно, атом кремнію має ядро ​​з позитивним зарядом, рівним 14, який компенсується негативними зарядами чотирнадцяти електронів, що обертаються навколо ядра. Вони розподілені по трьом периферійним Рис. 1.10. Структура атома кремнію верствам (рис. 1.10).

Властивості кремнію визначають чотири валентних електрони, розташовані в останньому шарі; інші електрони занадто тісно пов’язані з ядром, щоб мати какоібудь значення.

Провідність може змінюватися в широких межах за рахунок додавання незначної кількості домішок (миш’яку, бору або індію). Це «впровадження» порушує архітектуру атомів, що утворюють кристал. При звичайній температурі кремній (як і будь-який інший напівпровідник) має незначною кількістю вільних електронів. Атоми домішок бувають двох видів: одні, що мають надлишок електронів, здатні віддавати їх атомам кремнію, інші відбирають електрони в атомів кремнію, утворюючи при цьому прогалини в структурі атома, так звані дірки. І додаткові вільні електрони, і дірки здатні пересуватися всередині кристала. Їх переміщення і створюють електричний струм.

Характер провідності й опір, таким чином, залежать від властивостей домішок. У зв’язку з цим розрізняють дві категорії напівпровідників – кремній типу п, або негативний, тому що він володіє надмірною числом електронів, і кремній типу р, або позитивний, оскільки він не має їх у достатній кількості (надлишок дірок) [1]. Перший може бути отриманий додаванням домішок миш’яку, другий – домішок бору або індію. Ця технологія зазвичай називається введенням допінгу, або стимулюванням.

Таким чином, можна зробити висновок, що чистий кремній містить велике число електронів і дірок. Однак вони залишаються тісно пов’язаними з атомами, що і зумовлює погану провідність кремнію.

Якщо ввести в кремній, наприклад, фосфор, деяке число електронів зможе легко переміщатися. З введенням в кремній бору, в свою чергу, будуть легко переміщатися дірки (еквівалентні позитивний заряд).

Отже, кремній, стимульований фосфором, – це кремній типу п, так як при цьому зможуть переміщатися негативні електрони. Кремній, стимульований бором, називається кремнієм типу р, оскільки тоді зможуть переміщатися позитивні заряди.

Джерело: Фігьера Б., Кноерр Р., Введення в електроніку: Пер. з фр. М .: ДМК Пресс, 2001. – 208 с .: іл. (На допомогу радіоаматори).