V. Chất bán dẫn (Semiconductor)
b. Bán dẫn loạ iP (bán dẫn loại nhận, pha tạp chất acceptor)
Khi đ−a tạp chất là nguyên tử của nguyên tố nhóm III vào bán dẫn thuần thì ta có bán dẫn loại P.
Ví dụ: pha Ga, In, B (nhóm III) vào bán dẫn nền Ge (nhóm IV)
Nguyên tử tạp chất có 3 điện tử ở lớp ngoài cùng nh−ng chúng lại phải thiết lập 4 mối liên kết cộng hoá trị với 4 nguyên tử Si hoặc Ge bên cạnh. Do đó mối liên kết thứ 4 có một lỗ trống. Các điện tử bên cạnh sẽ nhảy sang để lấp đầy vào lỗ trống này và nguyên tử tạp chất sẽ trở thành ion âm còn nguyên tử có điện tử vừa rời đi trở thành ion d−ơng cố định. Tạp chất nhóm III vì vậy đ−ợc gọi là tạp chất nhận (hay tạp chất acceptor).
Tạp chất pha vào sẽ tạo ra một mức năng l−ợng riêng EA nằm trên đỉnh vùng hoá trị, gọi đó là mức acceptor EA cách EV một đoạn rất nhỏ, xem hình bên. Do vậy, chỉ cần cung cấp một năng l−ợng nhỏ đã đủ kéo điện tử khỏi vùng hoá trị để chiếm đóng mức năng l−ợng này của tạp chất nhận, kéo theo sự tạo ra lỗ trống trong dải hoá trị nh−ng trên dải dẫn vẫn không có điện tử.
Nếu tiếp tục tăng nồng độ tạp chất nhận thì nồng độ của các lỗ trống tăng lên đáng kể trong dải hoá trị nh−ng nồng độ điện tử tự do
trên dải dẫn vẫn không tăng. Nh− vậy, nồng độ lỗ trống lớn hơn nhiều so với nồng độ điện tử và lỗ trống đ−ợc gọi là hạt dẫn đa số và điện tử đ−ợc gọi là hạt dẫn thiểu số.
pP >> nP
KL: Qúa trình pha tạp chất vào bán dẫn nguyên tính không chỉ làm tăng độ dẫn điện mà còn tạo ra một chất dẫn điện có điện tử chiếm −u thế (loại N) hay lỗ trống chiếm −u thế (loại P).
* Ngoài các loại bán dẫn kể trên, hiện nay ng−ời ta quan tâm nhiều tới một số hợp chất oxit kim loại cũng có những tính chất nh− các chất bán dẫn thuần tuý. Đó chính là công nghệ MOS (metal-oxide semiconductor) và CMOS (complementary metal-oxide semiconductor). Đặc điểm nổi trội của các thiết bị MOS và CMOS là chúng hầu nh−
không cần bất cứ năng l−ợng nào để hoạt động. Chúng cần ít năng l−ợng đến nỗi mà một viên pin ở trên thiết bị MOS hay CMOS sẽ kéo dài thời gian sử dụng cho đến khi nào nó còn nằm trên giá của nó. Thêm nữa, các thiết bị MOS và CMOS có tốc độ rất cao. Điều này cho phép nó hoạt động ở tần số cao và có khả năng thực hiện nhiều phép tính trên giây. Ngày càng có nhiều transistor và mạch tích hợp sử dụng công nghệ MOS và
E (eV) Dải dẫn EC Dải cấm EA EV Dải hoá trị 0 Mức acceptor Eg EF
Ch−ơng I: Cơ sở vật lý của vật liệu linh kiện
CMOS vì nó cho phép một số l−ợng lớn diode và transistor riêng biệt nằm trên một chip đơn. Nói cách khác, công nghệ MOS/CMOS có mật độ tích hợp cao hơn. Tuy nhiên, vấn đề lớn nhất đối với MOS và CMOS đó là các thiết bị dễ bị h− hỏng vì tĩnh điện.