Home arrow ภาพและเสียงทางวิทยาศาสตร์ arrow การโด๊ปสารกึ่งตัวนำ Ge ด้วย As
Home    Contacts



การโด๊ปสารกึ่งตัวนำ Ge ด้วย As PDF พิมพ์

 


คลิกค่ะ


การโด๊ปสารกึ่งตัวนำ


เมื่อเติมสารเจือปนลงไปในผลึก ซิลิกอน หรือ เจอร์มันเนียม เพียงเล็กน้อย จะทำให้คุณสมบัติทางไฟฟ้าของก้อนสารกึ่งตัวนำนั้น เปลี่ยนแปลงไป เกิดเป็นสารกึ่งตัวนำชนิด N หรือสารกึ่งตัวนำชนิด P


Pentavalent impurities

( อิเล็กตรอนวงนอก 5 ตัว) ทำให้เกิดสารกึ่งตัวนำชนิด N ในหน่วยเซลของซิลิกอน มีอิเล็กตรอนอิสระเกิดขึ้นในก้อนสารกึ่งตัวนำ


Trivalent impurities

( อิเล็กตรอนวงนอก 3 ตัว) ทำให้เกิดสารกึ่งตัวนำชนิด P ในหน่วยเซลของซิลิกอน การจับคู่ทำให้เกิดช่องว่างที่ขาดอิเล็กตรอน เรียกช่องว่างนี้ว่า โฮล

รูป 1


สารกึ่งตัวนำชนิด N และ P


เมื่อ โด๊ป ซิลิกอนด้วยอะตอมของพลวง (Sb) จะมีอิเล็กตรอนวงนอก เกินมา 1 ตัว เนื่องจากพลวง มีอิเล็กตรอนวงนอก 5 ตัว ทำให้ สารกึ่ง ตัวนำที่โด๊ปแล้ว มีอิเล็กตรอนอิสระ มาก เรียกสารกึ่งตัวนำนี้ว่า สารกึ่งตัวนำชนิด N



 

รูป 2 แสดงการโด๊ป ซิลิกอนด้วย พลวง และ โบรอน แต่ถ้าโด๊ป ซิลิกอนด้วย โบรอน (B) ซึ่ง มีอิเล็กตรอนวงนอก 3 ตัว อิเล็กตรอนวงนอก ของพันธะโควาเลนท์ ระหว่าง ซิลิกอน กับโบรอน จะรวมกันได้ 7 ตัว ซึ่งยังไม่เสถียร พันธะนี้พร้อมจะรับอิเล็กตรอนภายนอกได้อีก 1 ตัว หากพันธะนี้อยู่ในบริเวณใด พร้อมจะดึงอิเล็กตรอน จากสิ่งแวดล้อมในบริเวณนั้น ได้อีก 1 ตัว เรียกสารกึ่งตัวนำนี้ว่า สารกึ่งตัวนำชนิด P

 


รูป 3
เมื่อเติมสารเจือปน ที่มีอิเล็กตรอนวงนอก 5 ตัว เช่น พลวง สารหนู หรือ ฟอสฟอรัส ซึ่งจะเพิ่มจำนวนอิเล็กตรอนอิสระ แก่สารกึ่งตัวนำ ทำให้ความนำไฟฟ้าของสารกึ่งตัวนำบริสุทธิ์ เพิ่มขึ้น การเติมฟอสฟอรัสแก่ สารกึ่งตัวนำ อาจใช้การแพร่ก๊าซ ฟอสฟีน (PH3) ลงไปในผลึกซิลิกอน

รูป 4

เมื่อเติมสารที่มีอิเล็กตรอนอิสระ 3 ตัว เช่น โบรอน อลูมิเนียม หรือ แกลเลี่ยม ลงไปในสารกึ่งตัวนำบริสุทธิ์ พันธะระหว่าซิลิกอน กับสาร ดังกล่าวแล้ว จะมีอิเล็กตรอนวงนอก 7 ตัว เกิดเป็นช่องว่างของอิเล็กตรอน เรียกว่า โฮล (holes) การเติมโบรอน อาจใช้วิธีการแพร่ก๊าซ ไดโบเรน (diborane - B2H6) ลงไปใน ผลึกซิลิกอน

รูป 5

รูป 6

เมื่อใช้ทฤษฎี แถบความถี่ (band theory) มาอธิบายการนำกระแสไฟฟ้าของสารกึ่งตัวนำที่โด๊ปแล้ว ได้ว่า อิเล็กตรอนในอะตอมของสารโด๊ป ทำให้ระดับพลังงานของพันธะเพิ่มขึ้น ในสารกึ่งตัวนำชนิด N พลังงานของอิเล็กตรอนวงนอก จะอยู่ด้านบน ของแถบช่องว่างของพลังงาน (band gap) ดังนั้นด้วยพลังงานเพียงเล็กน้อย สามารถจะกระตุ้นให้อิเล็กตรอนมีระดับพลังงานในแถบ นำกระแส (conduction band)



รูป 7 แสดงระดับพลังงานของอิเล็กตรอนในสาร N และ โฮล ในสาร P ส่วนในสารกึ่งตัวนำชนิด P โฮล ซึ่งมีระดับพลังงานในแถบช่องว่างของพลังงาน จะดึงอิเล็กตรอน จากแถบพลังงานของ วาเลนซ์ อิเล็กตรอน และทิ้งโฮลไวในวาเลนซ์แบนด์ ได้
 
< ก่อนหน้า   ถัดไป >
สถิติผู้เยี่ยมชม: 36099149

สมัครสมาชิก
เพื่อรับเอกสารเพิ่ม!