Gefandi og Tekjandi Ímyndir í Semicónductorsi

Doping skýring

Doping er ferli þar sem óhæfilegar efni eru bætt við svalmagni til að breyta rafþrámörkunareiginleikum hans.

Gefandaleifir

Gefandaleifir eru fimmvalenta atóm bætt við svalmagni, sem gefa auka frjálsa rafeigna, og mynda n-gerð svalmagn.

N-gerð svalmagn

Þegar n-gerð eða gefandaleifir eru bætt við svalmagni, verður tiltakandi orkuhlétti í grefinu smalari. Gefandaleifir bæta við nýju orkuhlutverðum beint undir leifaböndin. Þessi hlutverðir eru diskretir vegna þess að óhæfilegu atóm eru langt frá hvort öðrum og hafa lítinn áhrif. Í germaníum er orkuhlétti 0,01 eV, en í sílíkon 0,05 eV við herbergistempur. Þannig fer fimmta rafeign gefandaleifs í leifaböndin við herbergistempur. Aukalega rafeignir leiða til minni boða.

Fjöldi boða á einingarvolúmu í n-gerð svalmagn er jafnvel lægri en í sömu einingarvolúmu af innskemu svalmagni við sama tempur. Þetta er vegna auka rafeigna, og það verður hærri samþróunarhækkun rafeigna-boðapara en í hreinu eða innskemu svalmagni.

P-gerð svalmagn

Ef í stað fimmvalenta óhæfilegs er þrívalent óhæfilegt bætt við innskemu svalmagni, verður ekki auka rafeignar heldur auka boð í krystalli. Þegar þrívalent óhæfilegt er bætt við svalmagns krystall, munu þrívalenta atóm taka úrval á sumum fjögurvalenta svalmagnsatömum. Þrí valentelektrón þrívalents atóms munu binda við þrjá nágrennisatöm. Því verður ekki til rafeign í einu bandi fjarða nágrennisatóms, sem bætir boði við krystall. Því sem þrívalent óhæfileg bæta auka boðum svalmagnskrystalli, og þessi boð geta tekið rafeigna, eru þessi óhæfileg kölluð tekinaraleifir. Af því að boð taka vitandi jákvæðan afl, eru sögunnar óhæfilegar kölluð jákvæð gerð eða p-gerð óhæfileg, og svalmagn með p-gerð óhæfileg kallað p-gerð svalmagn.

Við að bæta við þrívalentum óhæfilegum svalmagni myndast diskret orkuhlutverð beint yfir valensböl. Smá hlétti milli valensböl og þessa nýja orkuhlutverð leyfir elektrónum auðveldlega að færa sig á hærri stigi með litlu ytri orku. Þegar rafeign fer á þetta nýja stig, láta þau vakuum eða boð í valensböl.

Þegar við bætum við n-gerð óhæfilegum svalmagni, verður auka rafeign í krystalli, en það merkir ekki að það sé enginn boður. Vegna innskemu eiginleika svalmagns við herbergistempur, eru alltaf sumir rafeigna-boðapar í svalmagninu. Við að bæta við n-gerð óhæfilegum, bætast rafeignir við þessum rafeigna-boðapar og minnkast fjöldi boða vegna auka samþróunar vegna auka rafeigna. Því verður heildarfjöldi neikvæðra aflaflara eða frjálsa rafeigna fleiri en boð í n-gerð svalmagn. Því miður eru rafeignar kölluð aðal aflaflara í n-gerð svalmagn, en boð eru kölluð lágmarksaflaflara. Sama má segja um p-gerð svalmagn, þar sem boð eru kölluð aðalaflaflara og rafeignar lágmarksaflaflara.

Tekinaraleifir

Tekinaraleifir eru þrívalent atóm bætt við svalmagni, sem mynda auka boð, og mynda p-gerð svalmagn.