Después de un dopaje intencionado, el semiconductor a granel de silicio introduce trazas de impurezas para convertirse en un semiconductor extrínseco, que se divide en dos categorías de tipo N y tipo P.

1. Silicio cristalino tipo N

Cuando el cristal de silicio se mezcla con trazas de impurezas de elementos del Grupo V, sus cinco electrones de valencia forman cuatro enlaces covalentes con átomos de silicio, los núcleos de iones del Grupo V tienen una carga positiva, formando un centro positivo, mientras que también tienen un electrón de valencia, este electrón está unido. por el centro positivo, formando un electrón en estado ligado, su nivel de energía está por debajo del fondo de la banda de conducción.

El siguiente diagrama muestra el diagrama de enlace de valencia del silicio de un semiconductor tipo N dopado con donante (fósforo). Como puede verse en la figura, cuando un átomo de silicio se reemplaza por un átomo de fósforo, un elemento del grupo V con cinco electrones de valencia, el átomo de fósforo forma un enlace covalente con sus cuatro átomos de silicio vecinos y el electrón adicional se convierte en un electrón conductor. .

Cuando el electrón gana energía y se libera del enlace del átomo de impureza del Grupo V, se convierte en un electrón que puede conducir electricidad y forma un centro eléctrico positivo. Este átomo de impureza, que puede liberar electrones a la banda de conducción para formar un centro positivo, se llama donante. El átomo de fósforo que se muestra en la figura es el donante. Debido a que el donante en el silicio puede proporcionar electrones, los electrones son portadores cargados negativamente, por lo que el silicio semiconductor dominado por el donante en la impureza se llama silicio semiconductor tipo N.

2, silicio cristalino tipo P

Cuando se añade un átomo de impureza del grupo III al silicio cristalino, debido a que sólo tiene tres electrones de valencia, sólo puede formar tres enlaces covalentes con los átomos de silicio, por lo que aparece una vacante (llamada hueco) en el enlace de valencia. El agujero corresponde a una carga positiva. El núcleo iónico de un átomo del grupo III tiene solo tres cargas positivas, formando un centro negativo en la red, que puede unir agujeros.

Como se muestra en la figura siguiente, un átomo de boro con sólo tres electrones de valencia reemplaza al átomo de silicio y, al formar cuatro enlaces covalentes con el átomo de silicio vecino, necesita aceptar un electrón, lo que crea un hueco cargado positivamente en la banda de valencia. La impureza del grupo III que forma un centro de carga negativa puede aceptar electrones en la banda de valencia y formar huecos en la banda de valencia, por lo que se llama impureza aceptora, y su nivel de energía se llama nivel de energía aceptor, y la impureza del grupo III, boro. El átomo que puede aceptar electrones como se muestra en la figura es el aceptor.

Los agujeros pueden considerarse portadores cargados positivamente. Un semiconductor dominado por aceptores capaces de formar portadores cargados positivamente se denomina silicio semiconductor tipo P.

3. Resumen:

Cuando el silicio puro se mezcla con impurezas del donante (elementos del grupo V fósforo, arsénico, antimonio), se puede formar silicio de tipo N, la concentración de electrones conductores de silicio de tipo N es mucho mayor que la concentración de huecos conductores, la corriente depende de Transporte de electrones, los electrones son la mayoría de los portadores (denominados muchos), los huecos son unos pocos portadores (denominados pocos).

Cuando el silicio puro se mezcla con impurezas aceptoras (elementos del grupo III boro, aluminio, galio), se puede formar silicio tipo P, la concentración de huecos de silicio tipo P es mucho mayor que la concentración de electrones, la corriente depende del transporte de huecos, la El agujero es muchos, el electrón es poco.