Hvordan krystal bliver en leder

En krystal bliver typisk en leder, når den gennemgår en proces kaldet doping. Doping er den bevidste indføring af urenheder i et halvledermateriale for at ændre dets elektriske egenskaber. Når visse urenheder tilsættes en krystal, kan de donere eller acceptere elektroner, hvilket øger antallet af gratis ladningsbærere i materialet og gør det muligt for det at lede elektricitet.

For eksempel, i tilfælde af silicium, som er en halvleder, kan doping udføres ved at tilføje atomer med enten en mere eller en mindre valenselektron end silicium. Hvis der tilføjes atomer med en valenselektron mere (såsom fosfor), bliver de ekstra elektroner løst bundet og kan nemt bevæge sig rundt i krystalgitteret, hvilket skaber en negativ ladningsbærer kendt som en n-type halvleder. På den anden side, hvis atomer med en mindre valenselektron tilføjes (såsom bor), kan de resulterende huller (manglende elektroner) bevæge sig rundt i gitteret, hvilket skaber en positiv ladningsbærer, hvilket fører til en p-type halvleder.

Ved omhyggeligt at kontrollere typen og koncentrationen af ​​dopingmidler kan en krystals elektriske ledningsevne justeres præcist til forskellige anvendelser. Doping er afgørende i fremstillingen af ​​transistorer, dioder og andre halvlederenheder, der udgør rygraden i moderne elektronik.