Dāvējošie un pieņemjošie impuritāti poluprovadītājos

Dopēšanas definīcija

Dopēšana ir process, kurā polutoriem pievieno nečietas, lai mainītu tās elektriskās īpašības.

Donoru nečietas

Donoru nečietas ir penkivālentie atomi, kas pievienoti polutoriem, ieviešot papildu brīvas elektronu, un veido n-tipa polutorus.

N-tipa polutoris

Kad n-tipa vai donoru nečietas tiek pievienotas polutorim, režģa struktūras enerģijas aizliegta zona saīsinās. Donoru atomi ievieš jaunas enerģijas līmeņus tuvāk kondukcijas zonai. Šie līmeņi ir diskreti, jo nečietu atomi atrodas tālu viens no otra un minimāli interakcē. Ķēdeņā enerģijas aizliegta zona ir 0,01 eV, bet silicijā — 0,05 eV rūpnieciskajā temperatūrā. Tātad, rūpnieciskajā temperatūrā pievienotais piektais elektrons no donora atomiem nonāk kondukcijas zonā. Palielināts elektronu skaits ved pie mazāka trauksmiņu daudzuma.

N-tipa polutorī trauksmiņu skaits vienības tilpumā ir zemāks nekā tajā pašā tilpumā intrieša polutorī vienādā temperatūrā. Tas notiek tāpēc, ka palielināts elektronu skaits, un būs lielāka elektronu-trauksmiņu pāru rekombinācijas frekvence nekā čistā vai intrieša polutorī.

P-tipa polutoris

Ja vietā penkivālentām nečietām pievieno trīsvālentas nečietas intrīša polutorim, tad tiks radīti papildu trauksmiņi kristālā. Kad trīsvālentes nečietas tiek pievienotas polutora kristālam, tās aizstāj dažus ceturtvālentos polutora atomus. Trīs (3) valentie elektroni no trīsvālentās nečietas atomam veidos savienojumu ar trim apkārtējiem polutora atomiem. Tātad, būs trūkums vienam savienojumam no ceturtā apkārtējā polutora atoma, kas ieviesīs trauksmiņu kristālā. Tā kā trīsvālentes nečietas ievieš papildu trauksmiņus polutora kristālam, un šie trauksmiņi var pieņemt elektronus, tos sauc par akseptoru nečietām. Jo trauksmiņi virtuāli nes negatīvu lādiņu, šīs nečietas tiek sauktas par pozitīva tipa vai p-tipa nečietām, un polutoris ar p-tipa nečietām tiek saukts par p-tipa polutori.

Trīsvālentu nečietu pievienošana polutorim radīs diskretu enerģijas līmeni tuvāk valences zonai. Mazais atstarpe starp valences zonu un šo jauno enerģijas līmeni ļauj elektroniem viegli pārvietoties uz augstāko līmeni ar mazu ārējo enerģiju. Kad elektrons pārvietojas uz šo jauno līmeni, tas atstāj vakanci vai trauksmiņu valences zonā.

Kad pievienojam n-tipa nečietas polutorim, kristālā būs papildu elektronu, bet tas neatstāj bez trauksmiņiem. Tā kā polutoris intrieša stāvoklī rūpnieciskajā temperatūrā, vienmēr būs daži elektronu-trauksmiņu pāri polutorī. N-tipa nečietu pievienošana palielinās elektronu skaitu šajos pāros un samazina trauksmiņu skaitu dēļ palielinātas rekombinācijas. Tāpēc, negatīvo lādiņu vai brīvo elektronu kopējais skaits būs lielāks nekā trauksmiņu skaits n-tipa polutorī. Tāpēc n-tipa polutorī elektronus sauc par vairākuma lādiņiem, bet trauksmiņus — par mazākuma lādiņiem. Līdzīgi p-tipa polutorī trauksmiņus sauc par vairākuma lādiņiem, bet elektronus — par mazākuma lādiņiem.

Akseptoru nečietas

Akseptoru nečietas ir trīsvālentie atomi, kas pievienoti polutoriem, radot papildu trauksmiņus un veidojot p-tipa polutorus.