En physique des semi-conducteurs, un accepteur est un atome dopant (impureté) qui, ajouté à un semi-conducteur, peut former un semi-conducteur de type p . Le processus d’ajout d’impuretés contrôlées à un semi-conducteur est appelé dopage semi-conducteur . Ce processus change un semi-conducteur intrinsèque en un semi-conducteur extrinsèque . Pour les deux types d’atomes donneurs ou accepteurs, l’augmentation de la densité de dopants augmente la conductivité.
Semi-conducteurs de type p
Un semi-conducteur extrinsèque qui a été dopé avec des atomes accepteurs d’électrons est appelé semi-conducteur de type p , car la majorité des porteurs de charge dans le cristal sont des trous d’électrons (porteurs de charge positifs). Le silicium semi-conducteur pur est un élément tétravalent , la structure cristalline normale contient 4 liaisons covalentes de quatre électrons de valence. Dans le silicium, les dopants les plus courants sont les éléments du groupe III et du groupe V. Les éléments du groupe III (trivalents) contiennent tous trois électrons de valence, ce qui les fait fonctionner comme des accepteurs lorsqu’ils sont utilisés pour doper le silicium. Lorsqu’un atome accepteur remplace un atome de silicium tétravalent dans le cristal, un état vacant (un trou d’électrons) est créé. Un trou d’électrons (souvent simplement appelé trou) est le manque d’électrons à une position où l’on pourrait exister dans un atome ou un réseau atomique. C’est l’un des deux types de porteurs de charge qui sont responsables de la création de courant électrique dans les matériaux semi-conducteurs. Ces trous chargés positivement peuvent se déplacer d’atome en atome dans les matériaux semi-conducteurs lorsque les électrons quittent leur position. L’ajout d’impuretés trivalentes telles que le bore , l’ aluminium ou le galliumà un semi-conducteur intrinsèque crée ces trous d’électrons positifs dans la structure. Par exemple, un cristal de silicium dopé au bore (groupe III) crée un semi-conducteur de type p tandis qu’un cristal dopé au phosphore (groupe V) produit un semi-conducteur de type n.
Le nombre de trous d’électrons est complètement dominé par le nombre de sites accepteurs. Donc:
Le nombre total de trous est approximativement égale au nombre de sites donneurs, p ≈ N A .
La neutralité de charge de ce matériau semi-conducteur est également maintenue. Le résultat net est que le nombre de trous d’électrons augmente, tandis que le nombre d’électrons de conduction est réduit. Le déséquilibre de la concentration de porteurs dans les bandes respectives est exprimé par le nombre absolu différent d’électrons et de trous. Les trous d’électrons sont des porteurs majoritaires , tandis que les électrons sont des porteurs minoritaires dans un matériau de type p.
Niveau d’accepteur
Du point de vue de l’ écart énergétique , ces impuretés «créent» des niveaux d’énergie dans la bande interdite proche de la bande de valencede sorte que les électrons peuvent être facilement excités de la bande de valence à ces niveaux, laissant des trous mobiles dans la bande de valence. Ils créent des niveaux «superficiels», des niveaux très proches de la bande de valence, donc l’énergie nécessaire pour ioniser l’atome (accepter l’électron qui remplit le trou et crée un autre trou plus loin de l’atome substitué) est faible. Cela déplace le niveau de Fermi effectif à un point à mi-chemin entre les niveaux accepteurs et la bande de valence. Le niveau de Fermi est le terme utilisé pour décrire le sommet de la collection de niveaux d’énergie électronique à une température zéro absolue. Le niveau de Fermi est la surface de la mer de Fermi au zéro absolu où aucun électron n’aura suffisamment d’énergie pour s’élever au-dessus de la surface. Dans les semi-conducteurs purs, la position du niveau de Fermi est dans la bande interdite, approximativement au milieu de la bande interdite.
