Donor et Acceptor Impuritates in Semiconducto

Definitio Doping

Doping est processus addendi impuritates ad semiconductorem ut eius proprietates conductivae mutentur.

Impuritates Donatoriae

Impuritates donatoriae sunt atomi pentavalentes additi ad semiconductores, contribuentes electronis liberis, creantes semiconductores n-typum.

Semiconductor N-Typus

Cum impuritates n-typum vel donatoriae ad semiconductor adduntur, interstitium energiae in structura reticulata angustatur. Atomi donatores introducunt novos niveles energeticos iusto sub bandam conductionem. Hi niveles sunt discreti quia atomi impuritatis longe distantes minimiter interagunt. In germanio, interstitium energiae est 0.01 eV, et in silicio, 0.05 eV ad temperaturam ambiente. Itaque, ad temperaturam ambiente, quintus electron ex atomis donatoribus intrat in bandam conductionem. Aumentum numeri electronum ducit ad pauciores foramina.

Numerus foraminum per unitatem voluminis in semiconductore n-typum etiam minor est quam in eadem unitate voluminis semiconductoris intrinseci ad eandem temperaturam. Hoc est propter electronos excessivos, et erit maior ratio recombinationis parium electron-foramen quam in semiconductore puro vel intrinseco.

Semiconductor P-Typus

Si trivalentis impuritas additur ad semiconductorem intrinsecum, non electroni excessivi sed foramina excessiva creantur in cristallo. Nam cum impuritas trivalens additur ad cristallum semiconductoris, atomi trivalentes substituunt aliquos atomos tetravalentes semiconductorum. Tres (3) electroni valentia atomi impuritatis trivalentis facient nexum cum tribus vicinis atomis semiconductorum. Ita, unius nexus electronis deficit in quarto atomo vicino semiconductore, qui contribuit foramen ad cristallum. Quia impuritates trivalentes foramina excessiva contribuunt ad cristallum semiconductoris, et haec foramina possunt accipere electronos, hae impuritates vocantur impuritates acceptorae. Quia foramina virtualiter portant charge positivam, hae impuritates vocantur impuritates positivae vel p-typum, et semiconductor cum impuritatibus p-typum vocatur semiconductor p-typum.

Addendo impuritates trivalentes ad semiconductorem, creatur discretus nivellus energeticus iusto supra bandam valentiam. Parvum interstitium inter bandam valentiam et hunc novum nivellum permittit electronibus facile moveri ad nivellum superius cum parvo quantitate externae energiae. Quando electron movetur ad hunc novum nivellum, relinquit vacuum, sive foramen, in banda valentia.

Cum addimus impuritatem n-typum ad semiconductorem, erunt electroni excessivi in cristallo, sed hoc non significat quod non essent foramina. Propter naturam intrinsecam semiconductoris ad temperaturam ambientem, semper sunt aliqua electron-foramen in semiconductore. Additione impuritatibus n-typum, electroni adduntur ad electron-foramen et numerus foraminum reducitur propter recombinationem excessivam pro electronis excessivis. Ita, numerus totalis carrierum negativarum sive electronorum liberorum erit maior quam foramina in semiconductore n-typum. Hoc est cur in semiconductore n-typum, electroni vocantur carrieres majoritari, foramina vero carrieres minoritari. Similiter in semiconductore p-typum, foramina vocantur carrieres majoritari, electroni vero carrieres minoritari.

Impuritates Acceptoriae

Impuritates acceptoriae sunt atomi trivalentes additi ad semiconductores, creantes foramina excessiva, formantes semiconductores p-typum.