In der Physik von Halbleitern, ein Elektronen – Donator ist ein Dotieratom (Verunreinigung) , die, wenn ein Halbleiter hinzugefügt, eine Form , kann n-Typ – Halbleiter . Ein Elektronenakzeptor ist ein Dotierstoffatom (Verunreinigung), das, wenn es zu einem Halbleiter hinzugefügt wird, einen Halbleiter vom p-Typ bilden kann . Der Vorgang des Hinzufügens kontrollierter Verunreinigungen zu einem Halbleiter ist als Halbleiterdotierung bekannt . Dieser Prozess wandelt einen intrinsischen Halbleiter in einen extrinsischen Halbleiter um . Bei beiden Arten von Donor- oder Akzeptoratomen erhöht eine zunehmende Dotierstoffdichte die Leitfähigkeit.
Halbleiter vom n-Typ
Ein mit Elektronendonoratomen dotierter fremder Halbleiter wird als n-Halbleiter bezeichnet, weil die Mehrzahl der Ladungsträger im Kristall negative Elektronen sind. Da Silizium ein vierwertiges Element ist, enthält die normale Kristallstruktur 4 kovalente Bindungen von vier Valenzelektronen. In Silizium sind die häufigsten Dotierstoffe Elemente der Gruppe III und der Gruppe V. Gruppe-V-Elemente (fünfwertig) haben fünf Valenzelektronen, wodurch sie als Donor fungieren können. Das heißt, der Zusatz dieser fünfwertigen Verunreinigungen wie Arsen, Antimon oder Phosphor trägt zu freien Elektronen bei und erhöht die Leitfähigkeit des intrinsischen Halbleiters erheblich. Beispielsweise erzeugt ein mit Bor dotierter Siliziumkristall (Gruppe III) einen Halbleiter vom p-Typ, während ein mit Phosphor dotierter Kristall (Gruppe V) einen Halbleiter vom n-Typ ergibt.
Die Leitungselektronen werden vollständig von der Anzahl der Donorelektronen dominiert . Deshalb:
Die Gesamtzahl der Leitungselektronen ist in etwa gleich der Zahl der Spenderstellen, n≈N D .
Die Ladungsneutralität des Halbleitermaterials bleibt erhalten, da angeregte Donorstellen die Leitungselektronen ausgleichen. Das Nettoergebnis ist, dass die Anzahl der Leitungselektronen erhöht wird, während die Anzahl der Löcher verringert wird. Das Ungleichgewicht der Ladungsträgerkonzentration in den jeweiligen Bändern wird durch die unterschiedliche absolute Anzahl von Elektronen und Löchern ausgedrückt. Elektronen sind Majoritätsträger, während Löcher Minoritätsträger in n-Typ-Material sind.
p-Halbleiter
Ein extrinsischen Halbleiter welche wurde mit Elektronenakzeptor dotiert Atomen ist ein sogenannter p-Typ – Halbleiter , weil die Mehrheit der Ladungsträger in dem Kristall sind Elektronenlöcher (positive Ladungsträger). Das reine Halbleitersilizium ist ein vierwertiges Element , die normale Kristallstruktur enthält 4 kovalente Bindungen von vier Valenzelektronen. In Silizium sind die häufigsten Dotierstoffe Elemente der Gruppe III und der Gruppe V. Elemente der Gruppe III (dreiwertig) enthalten alle drei Valenzelektronen, wodurch sie als Akzeptoren fungieren, wenn sie zur Dotierung von Silizium verwendet werden. Wenn ein Akzeptoratom ein vierwertiges Siliziumatom im Kristall ersetzt, entsteht ein leerer Zustand (ein Elektronenloch). Ein Elektronenloch (oft einfach als Loch bezeichnet) ist das Fehlen eines Elektrons an einer Stelle, an der man in einem Atom oder Atomgitter existieren könnte. Es ist eine der beiden Arten von Ladungsträgern, die für die Erzeugung von elektrischem Strom in Halbleitermaterialien verantwortlich sind. Diese positiv geladenen Löcher können sich in Halbleitermaterialien von Atom zu Atom bewegen, wenn Elektronen ihre Position verlassen. Der Zusatz von dreiwertigen Verunreinigungen wie Bor , Aluminium oder Galliuman einem intrinsischen Halbleiter entstehen diese positiven Elektronenlöcher in der Struktur. Beispielsweise erzeugt ein mit Bor dotierter Siliziumkristall (Gruppe III) einen Halbleiter vom p-Typ, während ein mit Phosphor dotierter Kristall (Gruppe V) einen Halbleiter vom n-Typ ergibt.
Die Anzahl der Elektronenlöcher wird vollständig von der Anzahl der Akzeptorstellen bestimmt. Deshalb:
Die Gesamtzahl von Löchern ist ungefähr gleich der Anzahl der Spenderstellen, p ≈ N A .
Die Ladungsneutralität dieses Halbleitermaterials bleibt ebenfalls erhalten. Das Nettoergebnis ist, dass die Anzahl der Elektronenlöcher erhöht wird, während die Anzahl der Leitungselektronen verringert wird. Das Ungleichgewicht der Ladungsträgerkonzentration in den jeweiligen Bändern wird durch die unterschiedliche absolute Anzahl von Elektronen und Löchern ausgedrückt. Elektronenlöcher sind Majoritätsträger , während Elektronen Minoritätsträger in p-Typ-Material sind.
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