Dopaje de semiconductores puros

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Al agregar electrones adicionales al silicio puro en una banda de conducción, los electrones adicionales ocuparán un nivel de donante por debajo de la banda de conducción (obtenemos el tipo n), como se muestra aquí:

Alagregarunátomodopantedeficienteenelectronesalsiliciopuroenunabandadevalencia,estoproporcionaunniveldeaceptorporencimadelabandadevalencia(obtenemoseltipop),comosemuestraaquí:

¿Es esta definición de semiconductores de dopaje verdadera? ¿Esta energía del donante es parte de la banda de conducción o está entre la banda de conducción y la de valencia (por lo tanto, en el intervalo prohibido)? ¿Y lo mismo para la energía aceptadora?

    
pregunta Lu Ka

2 respuestas

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Los diagramas parecen correctos, aunque como con todos los diagramas de este tipo, no cuentan la historia completa, pero son lo suficientemente buenos para una comprensión básica.

Cuando agregas los dopantes, agregan niveles de energía extra dentro de la brecha entre la valencia y las bandas de conducción donde los electrones pueden sentarse en Reference . Estos niveles de energía representan la energía de ionización del dopante.

Cuando el dispositivo está muy frío (por ejemplo, si lo pones en LN2), no hay suficiente energía para permitir que los electrones se muevan hacia los niveles de energía del receptor o hacia la banda de conducción desde los niveles de energía del donante.

Sin embargo, tan pronto como calientas el dispositivo, hay suficiente energía para ionizar a los dopantes. Para el tipo p, los electrones obtienen suficiente energía térmica para saltar de la banda de valencia a los estados de energía creados por los iones dopantes tipo p. Para el tipo n, los electrones obtienen suficiente energía para escapar de los iones donantes y moverse hacia la banda de conducción.

Sin embargo, es importante tener en cuenta que los diagramas no dan una buena idea de la escala: la diferencia de energía entre el borde de la banda y los niveles de dopantes es mucho menor que la brecha de banda del semiconductor. Los niveles de dopantes pueden ser solo 0.05eV Referencia desde el borde de la banda en comparación con un intervalo de banda de, por ejemplo, 0.7eV Reference . Como resultado, es mucho más probable que los electrones excitados de los donantes ingresen a la banda de conducción que la banda de valencia, y que los aceptores tengan más probabilidades de extraer electrones de la banda de valencia.

    
respondido por el Tom Carpenter
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No hay tal cosa como "banda dopante" distinta de las bandas de semiconductores normales. Los átomos de Dopant podrían crear algunos estados de electrones unidos. A temperatura cero, están llenos (para dopaje tipo n) o vacantes (para dopaje tipo p). Esto es lo que posiblemente se muestra en la foto del OP. Pero no juegan un gran papel a temperaturas normales, cuando un semiconductor dopado funciona como un semiconductor dopado.

En un semiconductor de tipo n, los "electrones adicionales" están en la banda de conducción, cerca de su parte inferior. Tal tipo de semiconductor tiene más electrones que un material puro. La banda de conducción es (prácticamente) la misma.

En un semiconductor de tipo p, los agujeros están en la banda de valencia, cerca de su parte superior. Dicho tipo de semiconductor tiene menos electrones que un material puro, por lo que la banda de valencia no está completamente ocupada. La banda de valencia es (prácticamente) la misma.

Todo lo anterior es para el caso donde el semiconductor está ligeramente dopado.

    
respondido por el Incnis Mrsi

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