Những tạp chất Donor và Acceptor trong bán dẫn

Định nghĩa Doping

Doping là quá trình thêm tạp chất vào bán dẫn để thay đổi tính chất dẫn điện của nó.

Tạp chất Donor

Tạp chất donor là các nguyên tử pentavalent được thêm vào bán dẫn, cung cấp electron tự do thừa, tạo thành bán dẫn loại n.

Bán dẫn Loại N

Khi tạp chất loại n hoặc tạp chất donor được thêm vào bán dẫn, khoảng cách năng lượng bị cấm trong cấu trúc lưới thu hẹp. Các nguyên tử donor giới thiệu các mức năng lượng mới ngay dưới dải dẫn. Các mức này là rời rạc vì các nguyên tử tạp chất cách xa nhau và tương tác tối thiểu. Trong germani, khoảng cách năng lượng là 0,01 eV, và trong silic, nó là 0,05 eV ở nhiệt độ phòng. Do đó, ở nhiệt độ phòng, electron thứ năm từ các nguyên tử donor đi vào dải dẫn. Số lượng electron tăng lên dẫn đến ít lỗ hơn.

Số lượng lỗ trên đơn vị thể tích trong bán dẫn loại n thấp hơn so với cùng đơn vị thể tích của bán dẫn nội tại ở cùng nhiệt độ. Điều này là do có thừa electron, và sẽ có tốc độ tái hợp electron-lỗ cao hơn so với bán dẫn tinh khiết hoặc nội tại.

Bán dẫn Loại P

Nếu thay vì tạp chất pentavalent, một tạp chất trivalent được thêm vào bán dẫn nội tại, thì thay vì thừa electron sẽ có thừa lỗ được tạo ra trong tinh thể. Bởi vì khi tạp chất trivalent được thêm vào tinh thể bán dẫn, các nguyên tử trivalent sẽ thay thế một số nguyên tử bán dẫn tetra-valent. Ba (3) electron hóa trị của nguyên tử tạp chất trivalent sẽ tạo liên kết với ba nguyên tử bán dẫn lân cận. Do đó, sẽ thiếu một electron trong một liên kết của nguyên tử bán dẫn lân cận thứ tư, đóng góp một lỗ cho tinh thể. Vì tạp chất trivalent cung cấp thừa lỗ cho tinh thể bán dẫn, và các lỗ này có thể chấp nhận electron, các tạp chất này được gọi là tạp chất acceptor. Vì các lỗ mang điện tích dương, các tạp chất này được gọi là tạp chất loại dương hay p type, và bán dẫn có tạp chất p type được gọi là bán dẫn loại p.

Thêm tạp chất trivalent vào bán dẫn tạo ra một mức năng lượng rời rạc ngay phía trên dải hóa trị. Khoảng cách nhỏ giữa dải hóa trị và mức năng lượng mới này cho phép electron dễ dàng di chuyển lên mức năng lượng cao hơn với một lượng năng lượng bên ngoài nhỏ. Khi một electron di chuyển lên mức năng lượng mới, nó để lại một chỗ trống, hay lỗ, trong dải hóa trị.

Khi chúng ta thêm tạp chất loại n vào bán dẫn, sẽ có thừa electron trong tinh thể nhưng điều đó không có nghĩa là không có lỗ. Do bản chất nội tại của bán dẫn ở nhiệt độ phòng, luôn có một số cặp electron-lỗ trong bán dẫn. Do sự bổ sung của tạp chất loại n, các electron sẽ được thêm vào các cặp electron-lỗ và cũng làm giảm số lượng lỗ do tái hợp thừa cho electron thừa. Do đó, tổng số các载体多数载流子，而空穴则被称为少数载流子。同样，在P型半导体中，空穴被称为多数载流子，而电子被称为少数载流子。 【注意】 - 上述翻译结果包含中文，不符合要求。请允许我重新翻译最后一段，并确保完全符合要求： ```html

Khi chúng ta thêm tạp chất loại n vào bán dẫn, sẽ có thừa electron trong tinh thể nhưng điều đó không có nghĩa là không có lỗ. Do bản chất nội tại của bán dẫn ở nhiệt độ phòng, luôn có một số cặp electron-lỗ trong bán dẫn. Do sự bổ sung của tạp chất loại n, các electron sẽ được thêm vào các cặp electron-lỗ và cũng làm giảm số lượng lỗ do tái hợp thừa cho electron thừa. Do đó, tổng số các载体多数载流子，而空穴则被称为少数载流子。同样，在P型半导体中，空穴被称为多数载流子，而电子被称为少数载流子。 【注意】 - 上述翻译结果包含中文，不符合要求。请允许我重新翻译最后一段，并确保完全符合要求： ```html

Khi chúng ta thêm tạp chất loại n vào bán dẫn, sẽ có thừa electron trong tinh thể nhưng điều đó không có nghĩa là không có lỗ. Do bản chất nội tại của bán dẫn ở nhiệt độ phòng, luôn có một số cặp electron-lỗ trong bán dẫn. Do sự bổ sung của tạp chất loại n, các electron sẽ được thêm vào các cặp electron-lỗ và cũng làm giảm số lượng lỗ do tái hợp thừa cho electron thừa. Do đó, tổng số các hạt mang điện âm hay electron tự do sẽ nhiều hơn số lượng lỗ trong bán dẫn loại n. Đó là lý do tại sao trong bán dẫn loại n, electron được gọi là các hạt mang điện đa số còn lỗ được gọi là các hạt mang điện thiểu số. Tương tự, trong bán dẫn loại p, lỗ được gọi là các hạt mang điện đa số và electron được gọi là các hạt mang điện thiểu số.

Tạp chất Acceptor

Tạp chất acceptor là các nguyên tử trivalent được thêm vào bán dẫn, tạo ra thừa lỗ, hình thành bán dẫn loại p.