Donore eta Onartzaile Impureziak Semikonduktoreetan

Dopingen definizioa

Dopinga da semikonduktorei propietate konduktiboak aldatzeko bateragarriak gehitze prozesua.

Donoreko bateragarriak

Donoreko bateragarriak pentavalentezko atomok dira, semikonduktorei elektron libreak gehitu egiten dizkizuten n-mota semikonduktorak sortzeko.

N-mota semikonduktorea

N-mota edo donoreko bateragarriak gehitzen direnean, kristal egituraren energia debarratua estaltzen da. Donoreko atomak energia maila berriak sartzen dituzte kondizio-banda azpian. Maila hauek diskretuak dira, bateragarri-atomak urrun daudelako eta elkarragertuko dute gutxi. Germanioan, energia debarratua 0,01 eV da, eta silikoan 0,05 eV da ingurune tenperaturan. Beraz, tenperatura osoan, donoreko atometatik datorkizun bostgarren elektronoak sartzen dira kondizio-bandara. Elektrono kopuru handia gehitu dela, poltsa kopurua gutxitu egiten da.

N-mota semikonduktorean unitate bolumeneko poltsa kopurua txikiagoa da intrinsikoa den semikonduktorean baino tenperatura berean. Hori elektrono gehigarrietan datza, eta elektrono-poltsa bikoteen birkonbinazio-tasa handiagoa izango da puroa edo intrinsikoa den semikonduktorean baino.

P-mota semikonduktorea

Pentavalentezko bateragarri ordez trivalentezko bateragarria gehitzen bada intrinsikoko semikonduktoreari, elektrono gehigarriez geroztik poltsa gehigarriak sortuko dira kristaluan. Trivalentezko bateragarri bat gehitzen denean semikonduktore-kristaluan, trivalentezko atomak tetravalentezko semikonduktore-atom batzuk ordeztuko ditu. Trivalentezko bateragarri-atomaren hiru elektrono valenteak lotura egingo dute hiru semikonduktore-atomekin. Beraz, laugarren semikonduktore-atomaren loturan elektron bat falta izango da, kristaluan poltsa bat eragin dezakeena. Trivalentezko bateragarriak poltsa gehigarriak gehitzen dituzte semikonduktore-kristaluan, eta poltsa horiek elektronoak onartzen dituztenez, bateragarri hauek onartzaile bateragarri bezala ezagutzen dira. Poltsak karga positiboa dutenez, bateragarri horiek positiboko mota edo p-mota bateragarri bezala deitzen dira, eta p-mota bateragarriek dituen semikonduktorea p-mota semikonduktore bezala deitzen da.

Trivalentezko bateragarriak gehitzen badira semikonduktoreari, energia-maila diskretu bat sortzen da balentzia-bandaren goian. Balentzia-banda eta energia-maila berriaren arteko tartea txiki denez, elektronoei erraza da maila altuera mugitzeko kanpoko energia gutxiz ere. Elektrono bat mugitzen denean maila berrian, balentzia-bandan utzi duen leku hutsa, edo poltsa bat, utzi du.

N-mota bateragarri bat gehitzen denean semikonduktoreari, kristaluan elektrono gehigarriak izango dira, baina hori ez du esan nahi poltsarik ez zegoela. Semikonduktorearen natura intrinsikoa delako, tenperatura osoan beti daude elektrono-poltsa bikote batzuk semikonduktorean. N-mota bateragarrien gehiketarekin, elektronoei elektrono-poltsa bikoteetan gehitu egiten zaie, eta poltsen kopurua murriztu egiten da elektrono gehigarriengatik. Beraz, karga negatiboko portatzaile librek edo elektronoen kopuru osoa poltsen kopuruan gainditzen du n-mota semikonduktorean. Hori dela eta, n-mota semikonduktorean elektronoei karga portatzaile ehunekoa deitzen zaie, eta poltsiak karga portatzaile minoritarioekoa. Era berean, p-mota semikonduktorean, poltsiak karga portatzaile ehunekoa dira eta elektronoei karga portatzaile minoritarioekoa.

Onartzaile bateragarriak

Onartzaile bateragarriak trivalentezko atomak dira, semikonduktorei poltsa gehigarriak gehituz, p-mota semikonduktorak sortzeko.