Donorid ja akseptori impuriteed pooljuhtides

Dopingi definitsioon

Doping on protsess, kus pooljuhtkondi lisatakse segadusi, et muuta selle juhivaid omadusi.

Annajate segadused

Annajate segadused on viisväärtelistel aatomitel, mida lisatakse pooljuhtkondi, andes neile üleliigset vabad elektronid, mis tekitavad n-tüüpi pooljuhtkonna.

N-tüüpi pooljuhtkond

Kui n-tüüpi või annajate segadusi lisatakse pooljuhtkontele, siis verbitti energiapäikese kestus kristallistruktuuris piiraneb. Annajate aatomid tuovad sisse uue energiatase, mis asub just allpool juhivat tasandit. Need tasanded on diskreetne, kuna segaduse aatomid on kaugel ja nende interaktsioon on minimaalne. Värskega on energiapäike 0,01 eV, silikooniga 0,05 eV ruumitemperatuuril. Seega ruumitemperatuuril liigutub viies elektron annajate aatomitest juhiva tasandi. Suurenenud elektronide arv tuletab väiksemat hulka auke.

N-tüüpi pooljuhtkonnas aukede arv ühikuline ruum on isegi väiksem kui sama ühikulises ruumis intriinses pooljuhtkonnas sama temperatuuril. See on põhjustatud üleliigsete elektronide ja suurema elektron-auru paaride rekoombinatsioonitarbeks kui puhas või intriinse pooljuhtkonnas.

P-tüüpi pooljuhtkond

Kui intriinsele pooljuhtkontele ei lisata viisväärtelist segadust, vaid kolmväärtelist segadust, siis kristallis luuakse üleliigset auku. Kui kolmväärteline segadus lisatakse pooljuhtkontele, siis kolmväärtelised aatomid asendavad mõnda neliväärtelist pooljuhtkonna aatomit. Kolm (3) kolmväärtelise segaduse aatomi valents-elektroni moodustavad sidemed kolme naaberpooljuhtkonna aatomiga. Seega tekib ühe sidemega neljanda naaberpooljuhtkonna aatomil elektroni puudus, mis aitab luua auka kristallis. Kuna kolmväärtelised segadused toovad pooljuhtkontele üleliigset auku, ja need aukud võivad vastu võtta elektronid, nimetatakse neid vastuvõtja segaduste. Kuna aukud käituvad positiivselt laengutatud, nimetatakse neid positiivsete või p-tüübi segadusteks ja pooljuhtkonda, milles on p-tüübi segadused, nimetatakse p-tüübi pooljuhtkonnaks.

Kolmväärteliste segaduste lisamine pooljuhtkontele loob diskreetse energiatase, mis asub just üle valents-tasande. Valents-tasande ja selle uue energiatase vahel on väike energiapäik, mis võimaldab elektronidel lihtsalt liikuda kõrgemale tasandile väikese ulatusliku välise energia abil. Kui elektron liigub selle uude tasandile, jääb ta tagurpidi auk valents-tasandisse.

Kui me lisame n-tüübi segaduse pooljuhtkontele, siis kristallis on üleliigset elektron, kuid see ei tähenda, et auku ei oleks olemas. Intriiinse pooljuhtkonna iseloomu tõttu on alati mingi hulk elektron-auku paare pooljuhtkontos ruumitemperatuuril. N-tüübi segaduse lisamisel lisatakse elektronid nendele elektron-auku paaridele ja samuti väheneb auku arv üleliigse rekoombinatsiooni tõttu. Seetõttu on n-tüübilise pooljuhtkonna negatiivsete laengutajate või vabad elektronide arv suurem kui aukede arv. Seetõttu n-tüübilises pooljuhtkonnas on elektronid nimetatud enamuslaengutajateks, samas kui auked on vähemuslaengutajateks. Samuti p-tüübilises pooljuhtkonnas on auked nimetatud enamuslaengutajateks ja elektronid vähemuslaengutajateks.

Vastuvõtja segadused

Vastuvõtja segadused on kolmväärtelistel aatomitel, mida lisatakse pooljuhtkondi, tekitades üleliigset auku, mis moodustab p-tüübi pooljuhtkonna.