Donoroj kaj Akceptoroj en Duongenerantoj

Dopingdifino

Doping estas la procezo de aldonado de malpurajoj al duona konduktanto por ŝanĝi ĝiajn kondukajn ecojn.

Donoraj Malpurajoj

Donoraj malpurajoj estas kvinvalentaj atomoj aldonitaj al duonkonduktantoj, kiuj kontribuas ekstraĵajn liberaĵajn elektronojn, kreante n-tipajn duonkonduktantojn.

N-Tipa Duonkonduktanto

Kiam n-tipaj aŭ donoraj malpurajoj estas aldonitaj al duonkonduktanto, la prohibita energiaparo en la reto mallarĝiĝas. Donoraj atomoj enkondukas novajn energianiveletojn ĵus sub la konduktabanda. Tiuj niveletoj estas diskretaj ĉar la malpurecaj atomoj estas malproksimaj kaj interagadas minimume. En germanio, la energiaparo estas 0,01 eV, kaj en silicio, ĝi estas 0,05 eV je ambaŭtepera temperaturo. Do, je ambaŭtepera temperaturo, la kvina elektrono de donoraj atomoj eniras la konduktabandon. La pligrandigita nombro de elektronoj kondukas al malpliigo de truoj.

La nombro de truoj je unuovolumeno en n-tipa duonkonduktanto estas eĉ pli malalta ol tiu en la sama unuovolumeno de intrinseka duonkonduktanto je la sama temperaturo. Tio estas pro ekstraĵaj elektronoj, kaj estos pli alta rilumo de rekombinado de elektrono-truo paroj ol en pura aŭ intrinseka duonkonduktanto.

P-Tipa Duonkonduktanto

Se anstataŭ kvinvalenta malpurajo, trivalenta malpurajo estas aldonita al la intrinseka duonkonduktanto, tiam anstataŭ ekstraĵaj elektronoj, estos ekstraĵaj truoj kreitaj en la kristalo. Ĉar kiam trivalenta malpurajo estas aldonita al la duonkonduktanta kristalo, la trivalentaj atomoj anstataŭigos kelkajn el la kvarvalentaj duonkonduktantaj atomoj. La tri (3) valentaj elektronoj de la trivalenta malpuraj atomo faros la ligon kun tri najbaraj duonkonduktantaj atomoj. Do, estos manko de elektrono en unu ligo de la kvara najbara duonkonduktanta atomo, kiu kontribuas truon al la kristalo. Ĉar trivalentaj malpurajoj kontribuas ekstraĵajn truojn al la duonkonduktanta kristalo, kaj tiuj truoj povas akcepti elektronojn, tiuj malpurajoj estas nomitaj akceptantaj malpurajoj. Ĉar la truoj virtualaŝportas pozitivan ŝargon, la diritaj malpurajoj estas nomitaj pozitiva tipo aŭ p-tipo malpurajoj, kaj la duonkonduktanto kun p-tipo malpurajoj estas nomata p-tipa duonkonduktanto.

Aldonado de trivalentaj malpurajoj al duonkonduktanto kreas diskretan energianiveleton ĵus super la valorbanda. La malgranda spaceto inter la valorbanda kaj tiu nova energianiveleto permesas al elektronoj facile moviĝi al la pli alta nivelo kun malgranda kvanto de ekstera energio. Kiam elektrono moviĝas al tiu nova nivelo, ĝi lasas vakuecon, aŭ truon, en la valorbanda.

Kiam ni aldonas n-tipan malpurajo al la duonkonduktanto, estos ekstraĵa elektrono en la kristalo, sed tio ne signifas, ke ne estus iu ajn truo. Pro la intrinseka naturo de duonkonduktanto je ambaŭtepera temperaturo, ĉiam estas iuj elektrono-truo paroj en la duonkonduktanto. Pro aldono de n-tipaj malpurajoj, la elektronoj estos aldonitaj al tiu elektrono-truo paroj, kaj ankaŭ la nombro de truoj reduktos pro ekstraĵa rekombinado pro ekstraĵaj elektronoj. Do, la totala nombro de negativaj ŝargokariero aŭ liberaĵaj elektronoj estos pli ol tiu de truoj en la n-tipa duonkonduktanto. Tial, en n-tipa duonkonduktanto, la elektronoj estas nomitaj majorecaj ŝargokariero, dum truoj estas nomitaj minorarecaj ŝargokariero. Simile, en p-tipa duonkonduktanto, truoj estas nomitaj la majorecaj ŝargokariero, kaj elektronoj estas nomitaj minorarecaj ŝargokariero.

Akceptantaj Malpurajoj

Akceptantaj malpurajoj estas trivalentaj atomoj aldonitaj al duonkonduktantoj, kreante ekstraĵajn truojn, formante p-tipajn duonkonduktantojn.