Mga Donor at Acceptor Impurities sa Semiconductor

Pangungulay

Ang pangungulay ay ang proseso ng pagdaragdag ng mga impurity sa isang semiconductor upang baguhin ang kanyang mga katangian sa pagkonekta.

Mga Impurity na Donor

Ang mga impurity na donor ay mga pentavalent na atomo na idinadagdag sa mga semiconductor, nagbibigay ng karagdagang malayang elektron, at nagsisilbing n-type semiconductor.

N-Type Semiconductor

Kapag ang mga impurity na n-type o donor ay idinagdag sa isang semiconductor, ang bawal na enerhiya gap sa lattice structure ay humihina. Ang mga donor atom ay nagbibigay ng bagong antas ng enerhiya malapit sa conduction band. Ang mga antas na ito ay discrete dahil ang mga impurity atom ay malayo-ibayo at may minimang interaksiyon. Sa germanium, ang enerhiya gap ay 0.01 eV, at sa silicon, ito ay 0.05 eV sa temperatura ng silid. Kaya, sa temperatura ng silid, ang ika-5 na elektron mula sa mga donor atom ay pumapasok sa conduction band. Ang pagtaas ng bilang ng mga elektron ay nagdudulot ng mas kaunting mga butas.

Ang bilang ng mga butas per unit volume sa isang n-type semiconductor ay mas mababa pa kaysa sa parehong unit volume ng intrinsic semiconductor sa parehong temperatura. Ito ay dahil sa sobrang dami ng mga elektron, at magkakaroon ng mas mataas na rate ng recombination ng elektron-butasan kaysa sa isang tama o intrinsic semiconductor.

P-Type Semiconductor

Kung sa halip na pentavalent na impurity, ang trivalent na impurity ang ididagdag sa intrinsic semiconductor, wala nang sobrang elektron, kundi sobrang butas ang lalabas sa kristal. Dahil kapag ang trivalent na impurity ang ididagdag sa semiconductor crystal, ang trivalent na atom ay papalitan ang ilang tetravalent na semiconductor atoms. Ang tatlong (3) valance electrons ng trivalent impurity atom ay gumagawa ng bond sa tatlong neighborhood semiconductor atoms. Kaya, magkakaroon ng kakulangan ng isang electron sa isang bond ng ika-apat na neighborhood semiconductor atom na nagbabahagi ng buong butas sa kristal. Dahil ang trivalent na impurities ay nagbibigay ng sobrang butas sa semiconductor crystal, at ang mga butas na ito ay makakatanggap ng mga elektron, tinatawag ang mga impurities na ito bilang acceptor impurities. Dahil ang mga butas ay may positibong charge, ang mga nasabing impurities ay tinatawag na positive-type o p-type impurities, at ang semiconductor na may p-type impurities ay tinatawag na p-type semiconductor.

Ang pagdaragdag ng trivalent na impurities sa isang semiconductor ay lumilikha ng discrete energy level malapit sa valence band. Ang maliit na gap sa pagitan ng valence band at bagong energy level na ito ay nagpapahintulot sa mga elektron na madali na sumama sa mas mataas na antas ng may maliit na halaga ng panlabas na enerhiya. Kapag ang isang elektron ay sumama sa bagong antas na ito, iniwan nito ang isang vacancy, o butas, sa valence band.

Kapag idinagdag natin ang n-type impurity sa semiconductor, magkakaroon ng sobrang elektron sa kristal, ngunit hindi ito nangangahulugan na walang butas. Dahil sa intrinsic nature ng semiconductor sa temperatura ng silid, laging may mga elektron-butasan pairs sa semiconductor. Dahil sa pagdaragdag ng n-type impurities, ang mga elektron ay idadagdag sa mga elektron-butasan pairs at ang bilang ng mga butas ay mababawasan dahil sa excess recombination para sa sobrang elektron. Kaya, ang kabuuang bilang ng negatibong charge carriers o malayang elektron ay mas marami kaysa sa mga butas sa n-type semiconductor. Kaya, sa n-type semiconductor, ang mga elektron ay tinatawag na majority charge carriers habang ang mga butas ay tinatawag na minority charge carriers. Parehong sa p-type semiconductor, ang mga butas ay tinatawag na majority charge carriers at ang mga elektron ay tinatawag na minority charge carriers.

Mga Impurity na Acceptor

Ang mga impurity na acceptor ay mga trivalent na atomo na idinadagdag sa mga semiconductor, lumilikha ng sobrang butas, at bumubuo ng p-type semiconductors.