Diversificarea structurilor semiconductoare si a fenomenelor asociate prin dopajul cu impuritati

Conductivitatea electrica a unui semiconductor poate fi modificata prin doparea structurii atomice a semiconductorului cu atomi straini (impuritati), nivelul de dopare fiind foarte scazut, de ordinul a 1 atom de impuritate la 104 - 107 atomi de semiconductor.

In reteaua cristalina se pot introduce doua tipuri de impuritati:

- Atomi PENTAVALENTI, generand structura semiconductoare de tip n (negativ);
- Atomi TRIVALENTI, generand structura semiconductoare de tip p (pozitiv).

1. Daca in cristalul de Germaniu se introduc atomi PENTAVALENTI (Arseniu), atunci numai 4 din cei 5 electroni de valenta ai Arseniului se leaga covalent cu atomii vecini de Germaniu, in timp ce al 5-lea electron capata statutul de electron liber deoarece creeaza instabilitate atomului de Arseniu.



La temperatura camerei, practic toti acesti ai 5-lea electroni devin electroni liberi sau electroni delocalizati de conductie. Atomul de arseniu (As) are astfel 4 electroni de valenta implicati fiecare intr-o legatura covalenta in cadrul unei retele moleculare stabile si mai are un electron liber extrem de instabil care va migra sub influenta unei tensiuni electrice exterioare din zona de valenta (electron localizat) in zona de conductie (electron liber) lasand in locul atomului neutru de Arseniu un ion de Arseniu pozitiv (atomul a pierdut electronul care ii oferea echilibru de sarcina protoni-electroni, deci neutralitatea de sarcina este pierduta). Prin urmare, impuritatile pentavalente creeaza in reteaua cristalina a Germaniului un surplus de purtatori de sarcina de un singur fel: electroni in cazul aplicarii unei tensiuni electrice externe peste un anumic prag minimal. Avem asadar o structura cristalina de atomi neutri care are tendinta sa ionizeze pozitiv (As+) la pierderea - extrem de usoara - a electronului liber. Numarul de electroni liberi este egal cu numarul atomilor de impuritate (As) care au fost introdusi in structura. Impuritatile care permit astfel de cedari de electroni liberi in structura semiconductorului se numesc donori.

Concentratia totala de purtatori de sarcina la acest tip de semiconductori este asadar formata din electronii de impuritate (deveniti invariabil electroni liberi) plus perechile electron-gol (electron desprins in camp, devenit de conductie - gol ramas, devenit de valenta), perechi care se genereaza suplimentar in structura cand se aplica stimul energetic (transfer de caldura sau tensiune electrica). Prin urmare semiconductorul de Ge dopat cu impuritati de Arseniu are conductivitatea electrica mai mare decat conductivitatea pe care ar fi avut-o in stare pura. Deoarece conductia in acest caz se face predominant prin electroni, ea se numeste conductie de tip n. In acest tip de conductie electronii sunt purtatori majoritari, in timp ce golurile sunt purtatori minoritari de sarcina electrica mobila. Semiconductorul se numeste "de tip n" (negativ).

2. Daca in cristalul de Germaniu se introduc atomi TRIVALENTI (Bor), acesti atomi de impuritate vor avea tendinta ca in structura cristalina cu atomi de Germaniu sa imprumute un electron de la atomul de Germaniu vecin, formand cu acesta o legatura ionica (Ge+B-) si nelasand astfel in structura legaturi nesatisfacute sau potential electric dezechilibrat (atomul de Germaniu intr-adevar se ionizeaza pozitiv si atomul de Bor negativ, insa molecula Ge+B- este in stare de neutralitate electrica prin compensarea una de catre cealalta a celor doua polaritati ionice de semn opus).




Cu alte cuvinte, legatura ionica astfel formata este stabila si are per ansamblu polaritate neutra deoarece potentialul pozitiv al Germaniului este anulat de potentialul negativ al Borului. In urma electronului pe care Borul l-a imprumutat de la Germaniu a ramas un gol, astfel incat, in reteaua semiconductorului de Germaniu dopat cu atomi trivalenti de Bor se formeaza un numar de goluri egal cu numarul atomilor de impuritate (Bor).

Concentratia totala de purtatori de sarcina la acest tip de semiconductori este asadar formata din golurile de impuritate plus perechile electron-gol (electron de conductie - gol de valenta) care se genereaza suplimentar in structura cand se aplica stimul energetic (tensiune electrica). Prin urmare semiconductorul de Ge dopat cu impuritati de Bor are conductivitatea electrica mai mare decat conductivitatea pe care ar fi avut-o in stare pura. Purtatorii de sarcina mobili majoritari sunt in acest caz golurile iar purtatorii mobili de sarcina minoritari sunt electronii liberi proveniti din generarea de perechi electron-gol, pe seama fluctuatiei energiei de agitatie termica a retelei sau a campului electric extern aplicat. Avem in acest caz conductie preponderent prin intermediul golurilor, asadar un semiconductor de tip p (pozitiv).

Daca in orice fel de semiconductor (n sau p) apare un camp electric, electronii se vor misca in sensul campului, iar golurile in sens invers liniilor de camp. Se formeaza un curent de electroni i_n, respectiv de goluri i_p. Curentul total de conductie prin semiconductor este egal cu suma celor doi curenti. Componentele curentului prin semiconductor nu sunt egale (i_n > i_p), deoarece mobilitatile celor doua tipuri de purtatori nu sunt egale (electronii de conductie se misca mai rapid decat golurile de valenta).



 


Comentarii (0)

Nume

E-mail (nu se publica online)

Comentariu
Pentru a preveni subscrierea automata de comentarii de catre programe-robot, te rugam sa introduci textul din imagine in caseta alaturata. Comentariul va fi trimis doar daca textul corespunde imaginii.
»

 

Contribuie financiar..

Existenta unei astfel de lucrari presupune o investitie continua de timp, inspiratie si energie in cercetare si dezvoltare. Sustinerea financiara a proiectului poate asigura consacrarea deplina a eforturilor depuse inspre aducerea in manifestare a unei noi cunoasteri, capabila sa interconecteze in mod optim fiecare domeniu al vietii noastre cu fortele spirituale care ne guverneaza existenta.

 


Experiente de cunoastere..



 


Pentru cel care citeste..


Menirea acestui proiect este sa inspire si sa trezeasca setea de adevar si de cunoastere. Sa motiveze pe fiecare in parte sa cerceteze mai departe acele aspecte ale existentei care il preocupa cu adevarat. Sa trezeasca dorinte si initiative de sustinere a libertatii, dreptatii si calitatii vietii pe planeta. Sa ofere directii potentiale de progres pline de scop si sens.

Indiferent cine esti tu, cel care citeste, nu prelua implicit ce scrie aici sau in oricare alta parte. Confrunta aceste informatii cu bunul tau simt interior. Experimenteaza aceste lucruri in viata ta, adopta-le, ajusteaza-le sau renunta la ele pe masura ce iti largesti orizonturile. Poate ca te-ai nascut si ai fost educat in tot felul de dogme pe care le exersezi de zeci de ani. Dar pe drumul acela ai tot fost. Stii unde duce, stii unde se opreste, stii foarte bine ca nu-ti mai ofera de o buna perioada de vreme nimic nou care sa-ti satisfaca aspiratia spre mai mult, mult mai mult.

Opreste-te acum si schimba. Ia-ti ce ai tu nevoie de aici si intra pe o noua cale a ta, inca o data si de la inceput. Fa cativa pasi pe acest nou drum. Vezi cum te simti. Confrunta provocarea. Permite povestii sa se deruleze. Urmareste fiecare pas facut si alege-l curajos pe urmatorul. Interiorizeaza experienta. Te simti mai viu? Misterul te incita? Perspectiva te invioreaza? Daca da, atunci da-ti voie sa vezi cat de adanca este vizuina iepurelui!

 

 

Contact..

Eduard IrimiaAutor: Eduard Irimia
Locatie: Bucuresti, Romania
E-mail: contact@fortasigratie.ro
Mai multe informatii: Despre Autor

 

Din invataturile altora..


- "A te educa pe tine nu inseamna ca esti prost intr-o prima faza. Inseamna ca esti suficient de inteligent incat sa iti dai seama ca sunt teribil de multe lucruri de invatat." ~ Melanie Joy

- "Raiul pe Pamant este o alegere pe care o avem de facut, nu un loc pe care il avem de gasit."
~ Wayne Dyer

- "Libertatea este responsabilitate. Daca tu nu-ti asumi responsabilitatea, o va face altcineva pentru tine. Atunci devii sclav." ~ OSHO

- "Lucrurile de care esti cu adevarat pasionat nu sunt intamplatoare, ele sunt chemarea ta."
~ Fabienne Frederickson

- "Adevarata ignoranta nu este absenta cunoasterii ci refuzul de a o dobandi."
~ Karl Popper

 

 

Inscrie-te in comunitatea noastra..

Adresa ta de e-mail:


Adaugare e-mail  Stergere e-mail


Pentru a evita ca mesajele sa ajunga in SPAM,
iti recomand sa adaugi la contactele din contul tau de e-mail adresa info@fortasigratie.ro