Donore en Akseptor Impuriteite in Halwegeleerders

Doping definisie

Doping is die proses van byvoeging van onreinheid tot 'n halfgeleider om sy geleidende eienskappe te verander.

Donor onreinheid

Donor onreinheid is pentavalente atome wat by halfgeleiders bygevoeg word, wat ekstra vry elektrone bydra en n-type halfgeleiders skep.

N-type halfgeleider

Wanneer n-type of donor onreinheid by 'n halfgeleider bygevoeg word, vernaar die verbiede energiegap in die roosterstruktuur. Donor atome bring nuwe energieniveaus net onder die geleidingsband in. Hierdie niveaus is diskreet omdat die onreinheidatome ver uitmekaar is en minimaal interakteer. In germanium is die energiegap 0,01 eV, en in silikon is dit 0,05 eV by kamertemperatuur. Dus, by kamertemperatuur, gaan die vyfde elektron van donor atome in die geleidingsband. Die toename in elektrone lei tot minder gasholle.

Die aantal gasholle per eenheid volume in 'n n-type halfgeleider is selfs laer as in dieselfde eenheid volume van 'n intrinsiese halfgeleider by dieselfde temperatuur. Dit is weens oormaatselektrone, en daar sal 'n hoër koers van hergroepeer van elektron-gasholpaare wees as in 'n suiwer of intrinsiese halfgeleider.

P-type halfgeleider

As 'n trivalent onreinheid in plaas van 'n pentavalente onreinheid by 'n intrinsiese halfgeleider bygevoeg word, dan sal daar oormaatsgasholle in die kristal geskep word in plaas van oormaatelektrone. Wanneer 'n trivalent onreinheid by die halfgeleiderkristal bygevoeg word, sal die trivalente atome sommige van die tetravalente halfgeleideratome vervang. Die drie (3) valenselektrone van die trivalente onreinheidatoom sal bande vorm met drie naastliggende halfgeleideratome. Daarom sal daar 'n gebrek aan 'n elektron in een band van die vierde naastliggende halfgeleideratoom wees, wat 'n gashol bydra tot die kristal. Omdat trivalente onreinheid oormaatsgasholle bydra tot die halfgeleiderkristal, en hierdie gasholle elektrone kan aksepteer, word hierdie onreinheid as akseptor-onreinheid verwys. Aangesien gasholle positiewe ladings dra, word hierdie onreinheid as positief-tipe of p-tipe onreinheid genoem, en die halfgeleider met p-tipe onreinheid word 'n p-type halfgeleider genoem.

Die byvoeging van trivalente onreinheid aan 'n halfgeleider skep 'n diskrete energienivo net bo die valensband. Die klein gap tussen die valensband en hierdie nuwe energienivo laat elektrone maklik beweeg na die hoër nivo met 'n klein hoeveelheid eksterne energie. Wanneer 'n elektron na hierdie nuwe nivo beweeg, laat dit 'n vakantie, of gashol, in die valensband agter.

Wanneer ons 'n n-type onreinheid by die halfgeleider byvoeg, sal daar oormaatelektrone in die kristal wees, maar dit beteken nie dat daar geen gasholle sou wees nie. As gevolg van die intrinsieke aard van die halfgeleider by kamertemperatuur, is daar altyd 'n paar elektron-gasholpare in die halfgeleider. As gevolg van die byvoeging van n-type onreinheid, sal elektrone by hierdie elektron-gasholpare bygevoeg word en ook die aantal gasholle verminder as gevolg van oormaats-hergroepeer vir oormaatelektrone. Dus, die totale aantal negatiewe ladingdragers of vry elektrone sal meer wees as die aantal gasholle in die n-type halfgeleider. Daarom word in 'n n-type halfgeleider, elektrone as meerderheidsladingdragers genoem, terwyl gasholle as minderheidsladingdragers genoem word. Op dieselfde wyse word in 'n p-type halfgeleider, gasholle as meerderheidsladingdragers en elektrone as minderheidsladingdragers genoem.

Akseptor onreinheid

Akseptor onreinheid is trivalente atome wat by halfgeleiders bygevoeg word, wat oormaatsgasholle skep, en p-type halfgeleiders vorm.