Durch Dotierung lässt sich die Leitfähigkeitseigenschaft von Halbleitern ändern sowie ein weitgehend temperaturunabhängiges Verhalten.
p-Dotierte Halbleiter (Akzeptor)
- es werden 3-wertige Elemente eingebaut (z.B. B, Al)
- es ensteht ein freies Loch im Valenzband
- Löcher sind Majoritätsträger
- Elektronen sind Minoritätsträger
n-Dotierte Halbleiter (Donator)
- es werden 5-wertige Elemente eingebaut (z.B. As, P)
- es ensteht ein freies Elektron im Leitungsband
- Elektronen sind Majoritätsträger
- Löcher sind Minoritätsträger
Bandschema der Dotierungen
Akzeptor-Dotierung = p - Dotierung = 3-wertige Elemente
(Bild)
Donator-Dotierung = n - Dotierung = 5-wertige Elemente
(Bild)
Majoritätsträgerdichten
- im p-dotierten Halbleiter Löcherdichte (pp0): pp0 = NA wenn NA > ni
- im n-dotierten Halbleiter Elektronendichte (nno): nno = ND wenn ND > ni
Minoritätsträgerdichten
- im p-dotierten Halbleiter Akzeptorenkonzentration (NA) (Elektronen): np0 = ni^2 / NA
- im n-dotierten Halbleiter Donatorenkonzentration (ND) (Löcher): pn0 = ni^2 / ND
Ferminiveau
- ist das Energieniveau bei dem alle Zustände im TGG belegt sind
- Ferminiveau im p-dotierten Halbleiter: WFP = Wv + kBT * ln(NV / NA)
- Ferminiveau im n-dotierten Halbleiter: WFN = Wc - kBT * ln(NC / NA)
- Ferminiveau reiner Halbleiter = Liegt in der Mitte der Bandlücke
- Ferminiveau p - Halbleiter = oberhalb des Valenzbandes (WV)
- Ferminiveau n - Halbleiter = unterhalb des Leitungsbandes (WC)
(Ferminiveau Bild)
Raumladungszone im pn Übergang
- Weiter der Raumladungzone je nach Dotierstärke = 100 nm bis 1000 nm
Atome
- Atome im Silizium = 0,5 * 10^23 cm^-3
- Dotieratome = 10^15 bis 10^19 cm^-3