Semiconductori dopați LEIFIphysik

Semiconductori dopați

Fapte cheie dintr-o privire

  • Se face o distincție între semiconductori dopați n și dopați p (semiconductori n- sau p pe scurt).
  • În n-semiconductori, electronii mișcați liber sunt creați pe un fundal de miezuri atomice staționare pozitive.
  • În cazul p-semiconductoarelor, „găuri” liber deplasabile apar pe un fundal de nuclee atomice staționare negative.

atomic pozitiv

Fundația Joachim Herz Fundația Joachim Herz

Aplicațiile esențiale ale semiconductoarelor (de exemplu, pentru diode și tranzistoare) apar numai atunci când cristalele de Si sau Ge foarte pure sunt amestecate cu elemente din III. sau grupul principal V „contaminat” și astfel conductivitatea lor a crescut. Instalarea specifică a elementelor din III. sau V. grup principal într-un cristal de germaniu sau siliciu ca Dopajul.

Dacă construiți de ex. Dacă un element pentavalent (de exemplu, fosfor) este încorporat într-un cristal de siliciu, a n-semiconductori, la instalarea unui element trivalent (de ex. bor) a p-semiconductor.

n-semiconductori

Atomii pentavalenți (de exemplu: fosfor, arsenic sau antimoniu) au 5 electroni de valență. Patru dintre acești electroni externi sunt necesari pentru încorporarea în cristalul de siliciu (legătură de perechi de electroni). Al cincilea electron exterior este legat doar foarte slab de nucleul atomic pozitiv al atomului străin și se detașează de acesta cu cea mai mică alimentare cu energie. Ceea ce rămâne atunci este nucleul atomic pozitiv al atomului străin (este adesea denumit atom donator deoarece „furnizează” un electron), care este prezentat în roșu închis în animația din stânga. Spre deosebire de o gaură pozitivă în cazul conducției intrinseci, nucleul atomic pozitiv al atomului străin este imobil, deoarece toate legăturile sunt deja saturate și nu există defecte de electroni.

Încorporarea unui atom donator are ca rezultat apariția de electroni mobili liberi și miezuri atomice pozitive staționare.

În plus, există desigur și un fenomen minor de autoconducție. Acest lucru duce la mișcarea electronilor și a găurilor.

În general, purtătorii de încărcare mobili din cristal sunt dominați de electronii negativi (purtători majoritari). Cristalul este, prin urmare, numit n-semiconductor. Găurile mobile pozitive apar într-o măsură mult mai mică (transportatori minoritari).

Simplificarea reprezentării

O reprezentare a cristalului cu legăturile sale de rețea este prea complexă pentru alte considerații. Pentru a înțelege cum funcționează diodele și tranzistoarele, este suficient să știm că n-semiconductorii au predominant electroni ca purtători de sarcină mobilă, care se deplasează pe un fundal de sarcini staționare pozitive (nuclee atomice de atomi străini). Animația adiacentă arată reprezentarea simplificată a semiconductorului n.

Fundația Joachim Herz

p-semiconductor

Atomii trivalenți (de exemplu, bor, galiu sau indiu) au doar 3 electroni de valență. Cu toate acestea, sunt necesari patru electroni pentru încorporarea în cristalul de siliciu (legătură de perechi de electroni). Dacă temperaturile nu sunt prea scăzute, există acum o mare probabilitate ca atomul străin să „aducă” un electron din mediu pentru a satura legătura. Prin urmare, atomul străin trivalent este numit și atom acceptor. În acest fel, se creează o sarcină fixă ​​negativă (inel albastru în animație) la locația atomului străin și o gaură pozitivă în vecinătatea atomului străin, deoarece un electron a fost retras dintr-un atom de siliciu.

Instalarea unui atom acceptor are ca rezultat găuri libere, mobile și nuclee atomice negative staționare.

În plus, există, desigur, și un fenomen minor de autoconducție. Acest lucru duce la mișcarea electronilor și a găurilor.

În general, găurile pozitive (purtători majoritari) predomină în cristal printre purtătorii de încărcare mobilă. Cristalul este, prin urmare, numit p-semiconductor. Electronii negativi mobili (purtători minoritari) apar într-o măsură mult mai mică.

Simplificarea reprezentării

O reprezentare a cristalului cu legăturile sale de rețea este prea complexă pentru alte considerații. De asemenea, folosim o reprezentare simplificată pentru p-semiconductor, care arată găurile mobile ca cercuri roșii. Se deplasează deasupra unui fundal de sarcini staționare negative (nucleele atomice ale atomilor străini).