Impurityang Donor at Acceptor sa Semiconductor

Pagsasalamin ng Doping

Ang doping ay ang proseso ng pagdaragdag ng mga impurity sa isang semiconductor upang baguhin ang kanyang mga katangian sa pagkakonduktor.

Mga Impurity na Donor

Ang mga impurity na donor ay mga pentavalent na atomo na idinadagdag sa mga semiconductor, nagbibigay ng karagdagang malayang elektrono, na nagpapabuo ng n-type semiconductors.

N-Type Semiconductor

Kapag idinagdag ang mga n-type o donor impurities sa isang semiconductor, ang bawat enerhiyang gap sa lattice structure ay mababaw. Ang mga donor atoms ay nagpapakilala ng bagong enerhiyang lebel na malapit sa conduction band. Ang mga lebel na ito ay discrete dahil ang mga impurity atoms ay malayo-ibayo at minimally interact. Sa germanium, ang enerhiyang gap ay 0.01 eV, at sa silicon, ito ay 0.05 eV sa temperatura ng silid. Kaya, sa temperatura ng silid, ang ika-5 na elektrono mula sa mga donor atoms ay pumapasok sa conduction band. Ang pagtaas ng bilang ng mga elektrono ay nagresulta sa mas kaunti pang mga butas.

Ang bilang ng mga butas bawat unit volume sa isang n-type semiconductor ay mas mababa pa kaysa sa parehong unit volume ng intrinsic semiconductor sa parehong temperatura. Ito ay dahil sa sobrang dami ng mga elektrono, at magkakaroon ng mas mataas na rate ng recombination ng electron-hole pairs kaysa sa isang puro o intrinsic semiconductor.

P-Type Semiconductor

Kung sa halip na pentavalent impurity, idinagdag ang trivalent impurity sa intrinsic semiconductor, ang resulta ay hindi sobrang dami ng mga elektrono kundi sobrang dami ng mga butas sa crystal. Dahil kapag idinagdag ang trivalent impurity sa semiconductor crystal, ang trivalent atoms ay papalitan ang ilang tetravalent semiconductor atoms. Ang tatlong (3) valance electrons ng trivalent impurity atom ay gumagawa ng bond sa tatlong neighborhood semiconductor atoms. Kaya, magkakaroon ng kakulangan ng elektrono sa isang bond ng ika-apat na neighboring semiconductor atom na nagbibigay ng buong butas sa crystal. Dahil ang trivalent impurities ay nagbibigay ng sobrang dami ng mga butas sa semiconductor crystal, at ang mga butas na ito ay maaaring tanggapin ang mga elektrono, tinatawag ang mga impurities na ito bilang acceptor impurities. Dahil ang mga butas ay may positibong charge, tinatawag ang mga nasabing impurities bilang positive-type o p-type impurities at ang semiconductor na may p-type impurities ay tinatawag na p-type semiconductor.

Ang pagdaragdag ng trivalent impurities sa isang semiconductor ay nagpapabuo ng discrete energy level na malapit sa valence band. Ang maliit na gap sa pagitan ng valence band at bagong energy level na ito ay nagpapahintulot sa mga elektrono na madaling lumipat sa mas mataas na lebel gamit ang maliit na halaga ng panlabas na enerhiya. Kapag lumipat ang isang elektrono sa bagong lebel na ito, iniwan nito ang isang vacancy, o butas, sa valence band.

Kapag idinagdag natin ang isang n-type impurity sa semiconductor, magkakaroon ng sobrang elektrono sa crystal pero hindi ito nangangahulugan na walang anumang butas. Dahil sa intrinsic nature ng semiconductor sa temperatura ng silid, laging may mga elektron-holes pairs sa semiconductor. Dahil sa pagdaragdag ng n-type impurities, ang mga elektrono ay idadagdag sa mga elektron-holes pairs at ang bilang ng mga butas ay mababawasan dahil sa sobrang recombination para sa sobrang mga elektrono. Kaya, ang kabuuang bilang ng negatibong charge carriers o malayang mga elektrono ay higit pa kaysa sa mga butas sa n-type semiconductor. Kaya, sa n-type semiconductor, ang mga elektrono ay tinatawag na majority charge carriers habang ang mga butas ay tinatawag na minority charge carriers. Parehong sa p-type semiconductor, ang mga butas ay tinatawag na majority charge carriers at ang mga elektrono ay tinatawag na minority charge carriers.

Mga Impurity na Acceptor

Ang mga impurity na acceptor ay mga trivalent atoms na idinadagdag sa mga semiconductor, nagpapabuo ng sobrang dami ng mga butas, na nagpapabuo ng p-type semiconductors.