Adonori és adományozó tisztítégek a fémesvezetőkben

Dopolás Definíció

A dopolás egy folyamat, amely során vegyületeket adnak hozzá egy fémes levezetőhöz annak vezetői tulajdonságainak módosítása érdekében.

Adományozó Vegyületek

Az adományozó vegyületek ötvegyű atomok, amelyeket a fémes levezetőkhöz adnak hozzá, és extra szabad elektronokat hoznak létre, így n-típusú fémes levezetőket készítve.

N-Típusú Fémes Levezető

Amikor n-típusú vagy adományozó vegyületeket adnak hozzá egy fémes levezetőhöz, a tilos energia-intervallum a kristályrács szerkezetében szűkül. Az adományozó atomok új energiaszinteket hoznak létre, amelyek közvetlenül alá esnek a vezetési sáv alá. Ezek a szintek diszkrét, mivel a vegyületatomok messze vannak egymástól, és minimálisan interakcióban állnak. A germa-niumban az energia-intervallum 0,01 eV, a kisilíciumban pedig 0,05 eV a szobahőmérsékleten. Így a szobahőmérsékleten az adományozó atomok ötödik elektrona belép a vezetési sávba. Az elektronok növekedő száma kevesebb lyukakhoz vezet.

Egy n-típusú fémes levezetőben a lyukak egység térfogatonkénti száma még alacsonyabb, mint ugyanazon a térfogaton belül lévő intrinszik fémes levezetőben ugyanazon hőmérsékleten. Ez azért van, mert a túl sok elektron miatt, és a elektron-lyuka párok kombinációs sebessége magasabb, mint a tiszta vagy intrinszik fémes levezetőben.

P-Típusú Fémes Levezető

Ha nem ötvegyű vegyületet, hanem háromvegyű vegyületet adunk hozzá az intrinszik fémes levezetőhöz, akkor nem túl sok elektron, hanem túl sok lyuk jön létre a kristályban. Mivel ha háromvegyű vegyületet adnak hozzá a fémes levezető kristályhoz, a háromvegyű atomok helyettesítik néhány négryügyű fémes levezető atomot. A háromvegyű vegyületatom három valenciavillamos elektrona kötelezi a három szomszédos fémes levezető atomot. Így a negyedik szomszédos fémes levezető atom egyik kötelme hiányzik, ami egy lyukat ad a kristálynak. Mivel a háromvegyű vegyületek túl sok lyukat hoznak létre a fémes levezető kristályban, és ezek a lyukak elektronokat tudnak elfogadni, ezek a vegyületeket adományozó vegyületeknek nevezik. Mivel a lyukak pozitív töltést viselnek, ezek a vegyületek pozitív típusú vagy p-típusú vegyületeknek, a fémes levezető pedig p-típusú fémes levezetőnek nevezik.

Háromvegyű vegyületek hozzáadása a fémes levezetőhöz egy diszkrét energiaszintet hoz létre, amely közvetlenül felette található a valenciavillamos sávon. A valenciavillamos sáv és ez az új energiaszint közötti kis távolság lehetővé teszi, hogy a elektronok könnyen áthelyezkedjenek a magasabb szintre kis mennyiségű külső energiával. Amikor egy elektron áthelyezkedik erre az új szintre, lyukat hagy a valenciavillamos sávon.

Amikor n-típusú vegyületet adunk hozzá a fémes levezetőhöz, a kristályban lesz túl sok elektron, de ez nem jelenti azt, hogy nincs benne lyuk. A fémes levezető intrinszik természetének köszönhetően a szobahőmérsékleten mindig vannak elektron-lyuka párok a fémes levezetőben. Az n-típusú vegyületek hozzáadásával a elektronok hozzáadódnak az elektron-lyuka párokhoz, és a lyukak száma csökken a túl sok elektron miatti kombináció miatt. Így az n-típusú fémes levezetőben a negatív töltésű részecskék vagy szabad elektronok száma nagyobb, mint a lyukak száma. Ezért az n-típusú fémes levezetőben az elektronokat többségi töltésviselőknek, a lyukakat pedig kevésbébbi töltésviselőknek nevezik. Hasonlóképpen a p-típusú fémes levezetőben a lyukakat többségi töltésviselőknek, az elektronokat pedig kevésbébbi töltésviselőknek nevezik.

Adományozó Vegyületek

Az adományozó vegyületek háromvegyű atomok, amelyeket a fémes levezetőkhöz adnak hozzá, és túl sok lyukat hoznak létre, így p-típusú fémes levezetőket készítve.