E3 Dopaje: Donores y Aceptores

Tópico

Una impureza donora introducida dentro de la red cristalina de este material semiconductor cede, según una energía de ionización que describe un modelo hidrogenoide, un electrón hacia la banda de conducción de este material semiconductor: este electrón adicional que aporta esta impureza donora queda ligado a ella de manera mucho más débil que un electrón de valencia ordinario, según ese mismo modelo hidrogenoide en el que este electrón adicional orbita a esta impureza donora igual que orbitaría a un núcleo de hidrógeno, pero dentro de este material semiconductor en lugar del vacío, y por eso esta energía de ionización necesaria para liberarlo hacia esta banda de conducción resulta mucho menor que este bandgap completo de este material semiconductor. Que esta energía de ionización de esta impureza donora sea menor hace que, a una misma temperatura de este material semiconductor, una fracción mayor de estas impurezas donoras ceda, en consecuencia, su electrón adicional hacia esta banda de conducción.

La concentración de estas impurezas donoras ya ionizadas, junto con la concentración de cualquier impureza aceptora ya ionizada que también esté presente dentro de esta red cristalina, debe cumplir, junto con la concentración de electrones libres y de huecos de este material semiconductor, la neutralidad de carga de todo este material semiconductor: cada impureza donora ya ionizada deja, tras ceder su electrón adicional, una carga fija positiva dentro de esta red cristalina, y cada impureza aceptora ya ionizada deja, en cambio, una carga fija negativa, de modo que la suma de estas dos cargas fijas y de las cargas de estos electrones libres y de estos huecos debe cancelarse exactamente entre sí. Que esta concentración de impurezas donoras ya ionizadas dentro de esta red cristalina sea mayor hace que, para mantener esta misma neutralidad de carga, la concentración de electrones libres de este material semiconductor sea, en consecuencia, mayor.

Por eso este modelo, con esta impureza donora y esta neutralidad de carga con las que se abrió, hace que este mismo dopaje desplace la concentración de electrones libres de este material semiconductor muy por encima de la concentración intrínseca que ya establece otro modelo de este conjunto, sin necesitar, para lograr ese mismo desplazamiento, ninguna excitación térmica intensa a través de este bandgap completo: mientras que esa concentración intrínseca de portadores de carga requiere excitar electrones directamente desde la banda de valencia hasta esta banda de conducción a través de todo este bandgap completo, este dopaje logra ese mismo desplazamiento de la concentración de electrones libres con la energía de ionización mucho menor de esta impureza donora. Que esta concentración de impurezas donoras dentro de esta red cristalina sea mayor hace que esta concentración de electrones libres, desplazada muy por encima de esta concentración intrínseca, quede, en consecuencia, todavía más alejada de ella, y hace además que el nivel de Fermi de este material semiconductor, que describe con más detalle otro modelo distinto de este conjunto, quede determinado, en consecuencia, por esta misma concentración de impurezas donoras.

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