Какова природа примесной электронной проводимости?

Ну-у... в двух словах не ответишь...

Начать придётся с уравнения Шрёдингера. Если рассмотреть поведение электрона в периодическом энергетическом поле - а поле кристаллической решётки, в которой атомы расположены в узлах с чётким пространственным периодом, именно такое, - то окажется, что разрешённые значения энергии для него будут выглядеть как зоны. Какие-то диапазоны энергии для него разрешены, какие-то - запрещены. Ширина этих зон зависит от структуры кристаллической решётки и того, какими атомами она сложена. В частности, для металлов соседние разрешённые зоны могут вообще перекрываться, этим и объясняется их высокая проводимость.

И есть целый класс кристаллов (полупроводники), в которых верхняя граница последней (если можно так сказать) разрешённой зоны точно соответствует реальному распределению электронов по энергиям. В нормальной ситуации электроны ведь как-то распределены по энергиям - вот это их распределение доходит ровнёхонько до границы разрешённой зоны (её называют валентной зоной). Энергия выше этой предельной попадает в запрещённую зону. Но запрещённая зона в полупроводнике не бесконечно большая, а - ну какая-то. От мелких долей электрон-вольта для какого-нибудь кадмий-ртуть-селен до нескольких электрон-вольт для алмаза или нитрида галлия. И если электрон каким-то макаром - нагревом ли, освещением, радиацией... - приобретёт достаточную энергию, он перескакивает через запрещённую зону и попадает в следующую разрешённую - зону проводимости. (На всякий случай: это переход по энергии, а не в пространстве; по пространству электрон начнёт шляться потом, уже получив эту энергию и тем самым получив возможность путешествовать по решётке).

А теперь внимательно перечитайте то, что написано выше. Обратив внимание на то, что всё это происходит так (или примерно так), как написано, в случае строго периодической структуры кристалла. То есть в случае идеальном.

Если же периодичность кристаллической решётки кое-где нарушается, то в запрещённой зоне возникают дискретные энергетические уровни, которые оказываются разрешёнными значениями энергии. То есть электрон, если он туда попадёт, может там находиться. Вот прям посередине, ну или где-то внутри, запрещённой зоны.

И атомы примеси как раз тем и занимаются, что они нарушают строгую пространственную периодичность решётки и тем самым создают разрешённые уровни в запрещённой зоне.

И следующий момент - что при правильном выборе типа примеси и выборе концентрации примеси можно добиться того, что этот разрешённый уровень будет почти на самом верху запрещённой зоны. То есть расстояние до зоны проводимости по шкале энергии будет совсем никаким - сотые доли эВ или даже того меньше.

А теперь учтём, что температура у нас - не абсолютный ноль. И, значит, электроны, которые заторчали на этих энергетических уровнях, там "трясутся" (они находятся в термодинамическом равновесии с тепловыми колебаниями решётки - фононным газом). При комнатной температуре энергия, соответствующая этой тряске, - 26 миллиэлектронвольт. И если зазор между дном зоны проводимости и энергетическим уровнем примеси такого же порядка, то у электронов, принадлежащих атому примеси, появляется весьма заметная вероятность перескочить через этот мелкий зазорчик - и оказаться в зоне проводимости, которая для электронов по жизни разрешена. И такой электрон теряет связь со своим родительским атомом - он становится свободным. Свободным носителем заряда.

А значит, может проводить электрический ток.