Донорски и акцепторски импресии во полупроводници

Дефиниција на допирање

Допирањето е процесот на додавање на посебности во полупроводник за да се променат неговите проводни својства.

Донорски посебности

Донорските посебности се пентавалентни атоми додадени до полупроводниците, што допринасоат со дополнителни слободни електрони, создавајќи n-тип полупроводници.

N-тип полупроводник

Кога се додаваат n-тип или донорски посебности до полупроводник, забранетата енергетска разлика во решетката ја намалува. Донорските атоми воведуваат нови енергетски нивоа само под кондуктивната зона. Овие нивоа се дискретни затоа што посебните атоми се далеку еден од друг и интерагираат минимално. Во германиум, енергетската разлика е 0,01 eV, а во кремниум, тоа е 0,05 eV при собранина температура. Така, при собранина температура, петтиот електрон од донорските атоми влегува во кондуктивната зона. Зголемен број на електрони доведува до помалку џепи.

Бројот на џепи по единична волумена во n-тип полупроводник е уште помал од она во истата единична волумена на интрасен полупроводник при иста температура. Ова е поради извесни електрони, и ќе има повисок степен на рекомбинација на електрон-џеп парови од оние во чист или интрасен полупроводник.

P-тип полупроводник

Ако наместо пентавалентни посебности, се додадат тривалентни посебности до интрасен полупроводник, тогаш наместо извесни електрони, ќе се создадат извесни џепи во кристалот. Бидејќи кога се додаваат тривалентни посебности до кристалот на полупроводник, тривалентните атоми ќе ги заменат некои од четворовалентните атоми на полупроводник. Три (3) валентни електрони од тривалентниот атом на посебноста ќе направат врска со три соседни атоми на полупроводник. Поради тоа, ќе има недостаток на електрон во една врска на четвртиот соседен атом на полупроводник, кој допринасува со целост до кристалот. Бидејќи тривалентните посебности допринасуваат со извесни џепи до кристалот на полупроводник, и овие џепи можат да прифатат електрони, овие посебности се нарекуваат акцепторски посебности. Бидејќи џепите виртуелно носат позитивна наелектрисаност, овие посебности се нарекуваат позитивен тип или p-тип посебности, а полупроводникот со p-тип посебности се нарекува p-тип полупроводник.

Додавањето на тривалентни посебности до полупроводник создава дискретно енергетско ниво само над валентната зона. Малиот размак меѓу валентната зона и овој нов енергетски ниво овозможува на електроните лесно да се движеат до повисокото ниво со мала количина на екстерна енергија. Кога електронот се премести на овој нов ниво, тој го остава празнина, или џеп, во валентната зона.

Кога додаваме n-тип посебности до полупроводник, ќе има извесни електрони во кристалот, но тоа не значи дека нема да има џепи. Заблагодарени на интраскиот карактер на полупроводникот при собранина температура, секогаш ќе има некои парови електрон-џеп во полупроводникот. Заблагодарени на додавањето на n-тип посебности, електроните ќе се додадат до тие парови електрон-џеп, и исто така, бројот на џепи ќе се намали поради извесна рекомбинација за извесни електрони. Поради тоа, тоталниот број на негативни носители на наелектрисаност или слободни електрони ќе биде повеќе од бројот на џепи во n-тип полупроводник. Затоа во n-тип полупроводник, електроните се нарекуваат главни носители на наелектрисаност, додека џепите се нарекуваат малочислени носители на наелектрисаност. Слично, во p-тип полупроводник, џепите се нарекуваат главни носители на наелектрисаност, а електроните се нарекуваат малочислени носители на наелектрисаност.

Акцепторски посебности

Акцепторските посебности се тривалентни атоми додадени до полупроводниците, создавајќи извесни џепи, формирајќи p-тип полупроводници.