ELECTRO.
CIRCUIT & DEVICES I
DEVICES I
อธิบายความหมาย
การโดป (Doping)
การโดป คือการเติมสารเจอปน จะทำให้สภาพการนำไฟฟาของสารกึ่งตัวนํานั้นเปลั้ยนเเปลงไป โดยการเติมสารเจือปนนั้นจะมีอยูดวยกัน 2 ลักษณะคือ N-type doping เเละ P-type doping
N-type doping การเติมสารเจือที่มีวาเลนซอิเล็กตรอนมากกวา
เปนการเติมสารเจือที่มีวาเลนซอิเล็กตรอนมากกวาลงในสารกึ่งตัวนํา เชน ซิลิกอน (Silicon) มีวาเลนซอิเล็กตรอนเทากับ 4 ซึ่งแสดงไว้ดังรูป ถาเราเติมฟอสฟอรัส (Phosphorous) ซึ่งมีวาเลนซอิเล็กตรอนเทากับ 5 อะตอมของฟอสฟอรัสที่ใสเขาไปสามารถไป แทนที่ตําแหนงของอะตอมซิลิกอนได เราเรียกอะตอมที่ใสเขาไปนั้นวาเป็นอะตอมของสารเจือปน (Impurity) ฟอสฟอรัสมีอิเล็กตรอน 5 ตัว ซึ่งจะไปจับกับอะตอมของซิลิกอนไดเพียง 4 ตัวเทานั้น ดังนั้นจึงมีอเล็กตรอนของฟอสฟอรัสเหลืออีก 1 ตัว อิเล็กตรอนตัวนี้จะอยูรอบ ๆ อะตอมของ ฟอสฟอรัส แตวาไมไดเปนอิสระอยางสมบูรณภายในอะตอมนี้ ระดบพลังงานของอิเล็กตรอนตัวนี้ จะอยูที่ขอบลางของแถบคอนดักชัน (Conduction band) ถาอิเล็กตรอนตัวนี้ไดรับพลังงานเพียงเล็กนอยจะสามารถขึ้นไปอยูที่แถบคอนดักชันได การที่อะตอมของสารฟอสฟอรัสสามารถให อิเล็กตรอนได้นี้เรียกวา โดเนอรอะตอม (Donor atom) และเรียกระดับพลังงานที่อะตอมอยู่ว่า ระดับโดเนอร(Donor)
N-type doping
P-type doping การเติมสารเจือที่มีวาเลซอิเล็กตรอนนอยกวา
เปนการพิจารณาการเติมสารเจือ (Impurity) ที่มีคาวาเลนซอิเล็กตรอนต่ำกวา เช่น การเติม โบรอน (Boron) ลงในซิลิกอน โดยที่โบรอนมีวาเลนซอิเล็กตรอนเทากับ 3 ดังนั้นในการจับกับ อะตอมของซิลิกอนจึงขาดอเล็กตรอนไป 1 ตัว ซึ่งตรงที่ขาดอิเล็กตรอนไปนี้จะเรียกวา โฮล (Hole) หรือชองวาง โฮลนี้เปนอนุภาคสมมติคลายชองวางหรือมีประจุบวกที่สามารถรับอิเล็กตรอนจาก อะตอมขางเคียงไดระดับพลังงานของโฮลนี้จะอยูบนขอบของแถบวาเลนซ (Valence band) ซึ่ง สามารถรับอิเล็กตรอนที่กระโดดมาจากแถบวาเลนซ อะตอมของโบรอนเรียกวา แอคเซ็บเตอร อะตอม (Acceptor atom)และเรียกระดับพลังงานของโฮลที่อยูเหนือแถบวาเลนซว่าระดับแอคเซ็บเตอร ถาเราเติมสารเจือแบบแอคเซ็บเตอรจะเรียกวา พีไทปเซมิคอนดักเตอร (p-type semiconductor)ตามปกติอะตอมแอคเซ็บเตอรมีประจุไฟฟาเปนกลาง
P-type doping
Majority carrier and Minority carrier หมายถึง
จำนวนอิเล็กตรอนมีมากกว่าจำนวนโฮล กระแสไฟฟ้าส่วนใหญ่ที่เกิดขึ้นจึงเกิดจากการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนเรียกวัสดุสารกึ่งตัวนำแบบนี่ว่า วัสดุสารกึ่งตัวนำชนิดเอ็น (n-typesemiconductor) วัสดุสารกึ่งตัวนำชนิดเอ็น มีจำนวนอิเล็กตรอนอิสระมากกว่า เรียกว่า พาหะข้างมาก (majority carrier) ส่วนโฮลซึ่งมีจำนวนน้อยกว่า เรียกว่าพาหะข้างน้อย (minority carrier)