Na física dos semicondutores, um doador é um átomo dopante (impureza) que, quando adicionado a um semicondutor, pode formar um semicondutor do tipo n . O processo de adição de impurezas controladas a um semicondutor é conhecido como dopagem de semicondutores . Esse processo altera um semicondutor intrínseco para um semicondutor extrínseco . Para ambos os tipos de átomos doadores ou aceitadores, o aumento da densidade de dopantes aumenta a condutividade.
Semicondutores do tipo n
Um semicondutor extrínseco que foi dopado com átomos de doadores de elétrons é chamado de semicondutor do tipo n, porque a maioria dos portadores de carga no cristal são elétrons negativos. Como o silício é um elemento tetravalente, a estrutura cristalina normal contém 4 ligações covalentes de quatro elétrons de valência. No silício, os dopantes mais comuns são os elementos do grupo III e do grupo V. Os elementos do grupo V (pentavalentes) possuem cinco elétrons de valência, o que lhes permite atuar como doador. Isso significa que a adição dessas impurezas pentavalentes, como arsênico, antimônio ou fósforo, contribui com elétrons livres, aumentando consideravelmente a condutividade do semicondutor intrínseco. Por exemplo, um cristal de silício dopado com boro (grupo III) cria um semicondutor do tipo p, enquanto um cristal dopado com fósforo (grupo V) resulta em um semicondutor do tipo n.
Os elétrons de condução são completamente dominados pelo número de elétrons doadores . Portanto:
O número total de electrões de condução é, aproximadamente, igual ao número de locais dadores, n≈N D .
A neutralidade da carga do material semicondutor é mantida porque os locais doadores excitados equilibram os elétrons de condução. O resultado final é que o número de elétrons de condução é aumentado, enquanto o número de orifícios é reduzido. O desequilíbrio da concentração do portador nas respectivas bandas é expresso pelo diferente número absoluto de elétrons e buracos. Os elétrons são portadores majoritários, enquanto os orifícios são portadores minoritários em material do tipo n.
Nível de Doadores
Do ponto de vista do gap de energia , essas impurezas “criam” níveis de energia no gap da banda próximo à banda de condução, para que os elétrons possam ser facilmente excitados desses níveis para a banda de condução. Dizem que os elétrons são os ” portadores majoritários ” para o fluxo de corrente em um semicondutor do tipo n. Isso muda o nível efetivo de Fermia um ponto a meio caminho entre os níveis dos doadores e a banda de condução. Nível de Fermi é o termo usado para descrever o topo da coleção de níveis de energia eletrônica na temperatura zero absoluta. O nível de Fermi é a superfície do mar de Fermi no zero absoluto, onde nenhum elétron terá energia suficiente para subir acima da superfície. Em semicondutores puros, a posição do nível de Fermi está dentro do gap, aproximadamente no meio do gap.
