Un materiale semiconduttore altrimenti puro a cui viene iniettata una piccola quantità di un elemento chimico (impurità) per modificarne le caratteristiche elettriche. Un drogante introduce più elettroni. Le vacanze elettroniche sono prodotte da un drogante di tipo p (lacune).
Gli ingegneri utilizzano sostanze chimiche, note come droganti, per creare canali di corrente nei semiconduttori e in altri tipi di dispositivi tecnologici. Il drogaggio è una pratica che prevede l'uso di un drogante. Il cromo e altri composti simili sono agenti droganti comuni. Per creare un ambiente carico, vengono applicati ai semiconduttori o ad altri dispositivi.
La produzione di componenti elettronici a stato solido è un esempio di applicazione dei droganti e delle tecniche di drogaggio. Per trasportare corrente in modi specifici, i dispositivi a stato solido si basano su due tipi di drogaggio, noti come drogaggio di tipo n e di tipo p, anziché su parti mobili.
Durante il drogaggio negativo, o di tipo n, vengono spesso aggiunti fosforo, arsenico o altre sostanze per produrre elettroni liberi . Il boro o il gallio sono invece spesso utilizzati nel drogaggio positivo, o di tipo p, per formare lacune nel reticolo molecolare e generare una carica positiva.
Anche alcuni tipi di tecnologie laser vengono creati tramite doping. Un diodo a emissione luminosa (LED), una tecnologia che consente nuovi tipi di luci che riducono al minimo il rischio di incendio creando luce elettricamente e senza calore, è un altro prodotto di consumo che trae vantaggio dal doping. La scienza fondamentale di tutti questi processi si basa sulle cariche molecolari per guidare la corrente al fine di ottenere risultati funzionali.
Che cosa è il drogaggio di tipo N?
Gli elettroni liberi vengono prodotti quando atomi con un numero di elettroni di valenza superiore a quello del silicio vengono aggiunti a un reticolo di silicio. Poiché il silicio ha solo quattro elettroni di valenza , gli elementi che ne contengono cinque, come il fosforo, l'antimonio e l'arsenico, sono i droganti di tipo n più frequenti.
Quando questi atomi vengono incorporati nel reticolo di silicio, vengono impiegati quattro elettroni di valenza per formare legami con gli atomi di silicio vicini, lasciando un elettrone di valenza libero di viaggiare nella banda di conduzione.
Di conseguenza, il drogaggio di tipo N aumenta significativamente la quantità di portatori di carica liberi nel semiconduttore, aumentandone la conduttività elettrica.
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Cos'è il drogaggio di tipo P?
Si creano deficit di elettroni quando un atomo viene aggiunto a un reticolo di silicio che ha un elettrone di valenza in meno rispetto al silicio . Questi difetti sono spesso chiamati "lacune".
Poiché gli elettroni extra nei semiconduttori di tipo n possono essere assorbiti da quelli di tipo p, queste lacune completano i semiconduttori di tipo n e ricevono facilmente elettroni liberi.
La giunzione pn, un elemento cruciale per il funzionamento di un diodo, è indissolubilmente legata a questa caratteristica. Boro, alluminio e gallio sono esempi di droganti di tipo P, che hanno tre elettroni di valenza.
