Mchawi na Mwahimbia katika Semiconducto

Maana ya Doping

Doping ni mchakato wa kuongeza vibanzi katika semikonduktori ili kubadilisha sifa zake za kutumia umeme.

Vibanzi vya Doni

Vibanzi vya doni ni atomi vya penta valent ambavyo vinavyoongezwa kwenye semikonduktori, vinavyotumia elektroni wazima, kuanzishia semikonduktori vya n-type.

Semikonduktori vya N-Type

Wakati vibanzi vya n-type au vya doni vinavyoongezwa kwenye semikonduktori, umbali mzuri wa umma wa umeme katika muundo wa kimataifa unafikishe. Atomi vya doni huweka viwango vya umeme mapya tu chini ya bandi ya kutumia umeme. Viwango hivi vina vigezo vya kawaida kwa sababu atomi vya vibanzi vina duka mbali na kujihusisha kidogo tu. Katika jermanium, umbali wa umeme ni 0.01 eV, na katika silisi, ni 0.05 eV kwenye joto la nyumba. Hivyo, kwenye joto la nyumba, elektroni wa tano kutoka kwa atomi vya doni hunyanyaswa katika bandi ya kutumia umeme. Idadi yasiyo na mwisho ya elektroni huchangia kupungua za holes.

Idadi ya holes kwa saa moja katika semikonduktori vya n-type ni chini kuliko idadi hiyo kwenye semikonduktori vya asili kwenye joto sawa. Hii ni kwa sababu ya elektroni zinazozidi, na itakuwa na kiwango cha juu la kurudia electron-hole pairs kuliko kwenye semikonduktori safi au asili.

Semikonduktori vya P-Type

Ikiwa badala ya vibanzi vya penta valent, vibanzi vya trivalent vinavyoongezwa kwenye semikonduktori vya asili, basi badala ya elektroni zinazozidi itakuwa na holes zinazozidi zimeundwa katika kristalo. Kwa sababu wakati vibanzi vya trivalent vinavyoongezwa kwenye kristalo la semikonduktori, atomi vya trivalent hutahitaji baadhi ya atomi vya semikonduktori vya tetra valent. Elektroni vya miaka tatu vya atomi vya vibanzi vya trivalent vinavyofanya bond na watu wa karibu wa semikonduktori. Hivyo, itakuwa na upungufu wa elektroni moja katika bond ya rafiki wa karibu wa semikonduktori wa namba nne ambaye anayetoa hole kwenye kristalo. Tangu vibanzi vya trivalent vinatokana na holes zinazozidi katika kristalo la semikonduktori, na holes hizo zinaweza kutokana na elektroni, vibanzi hivi huitafsiriwa kama vibanzi vya kutokana. Kwa sababu holes hivi hutoa umeme wenye tofauti, vibanzi hivi huitafsiriwa kama vibanzi vya chanya au p-type na semikonduktori unaopewa na vibanzi vya p-type inatafsiriwa kama semikonduktori vya p-type.

Kuingiza vibanzi vya trivalent kwenye semikonduktori kunyatilia viwango vya umeme vya kawaida tu juu ya bandi ya valence. Umbali ndogo kati ya bandi ya valence na viwango vya umeme mapya huu kunawezesha elektroni kutempa kwenye kiwango cha juu kwa nguvu ndogo ya nje. Wakati elektroni humtema kwenye kiwango hiki chenye viwango vya umeme mapya, hulipata ukingo, au hole, katika bandi ya valence.

Wakati tunapongeza vibanzi vya n-type kwenye semikonduktori, itakuwa na elektroni zinazozidi katika kristalo lakini hii si maana kwamba hautakuwa na holes. Kwa sababu ya tabia asili ya semikonduktori kwenye joto la nyumba, mara nyingi kutakuwa na electron-hole pairs katika semikonduktori. Kwa sababu ya kuongeza vibanzi vya n-type, elektroni zitongeza pairs hizi na pia idadi ya holes ipungueze kwa sababu ya kurudia zaidi. Hivyo, idadi kamili ya wakurugenzi wenye umeme hasi au elektroni wazima itakuwa zaidi kuliko holes kwenye semikonduktori vya n-type. Kwa hivyo, kwenye semikonduktori vya n-type, elektroni huitafsiriwa kama wakurugenzi wa eneo mkubwa na poles huitafsiriwa kama wakurugenzi wa eneo dogo. Vile vile, kwenye semikonduktori vya p-type, holes huitafsiriwa kama wakurugenzi wa eneo mkubwa na elektroni huitafsiriwa kama wakurugenzi wa eneo dogo.

Vibanzi vya Kutokana

Vibanzi vya kutokana ni atomi vya trivalent vinavyoongezwa kwenye semikonduktori, vinavyotengeneza holes zinazozidi, kuanzishia semikonduktori vya p-type.