Якщо в кристал германію або кремнію додати домішка елементів третьої або п'ятої груп таблиці Менделєєва, то такий напівпровідник називається домішковим. Домішки можуть бути донорного і акцепторного типів.
Домішковий атом, що створює в забороненій зоні енергетичний рівень, зайнятий в збудженому стані електронами і віддає в збудженому стані електрон в зону провідності, називають донором.
Домішковий атом, що створює в забороненій зоні енергетичний рівень вільний від електронів в збудженому стані і здатний захопити електрон з валентної зони при порушенні, створюючи дірки у валентній зоні, називають акцептором.
Розглянемо освіту домішкових напівпровідників.
При внесенні в попередньо очищений кремній, германій домішки пятивалентного елемента - донора (фосфор Р, сурма Sb, миш'як As) атоми домішки заміщають основні атоми у вузлах кристалічної решітки (рисунок 1.13, а).
При цьому чотири з п'яти валентних електронів атома домішки утворюють ковалентні зв'язки з чотирма сусідніми атомами напівпровідника. П'ятий електрон виявляється надлишковим (рисунок 1.13, б).
Енергія іонізації донорних атомів значно менше енергії іонізації власних напівпровідників. Тому при кімнатній температурі надлишкові електрони домішки збуджуються і переходять в зону провідності. Атоми домішок, що втратили надлишковий електрон, перетворюються в позитивні іони.
Малюнок 1.13 - Структура і зонна діаграма напівпровідника з донорной домішкою
Кількість електронів NД. переходять під дією теплової енергії в зону провідності з донорного рівня Wд. значно перевищує кількість електронів ni переходять в зону провідності з валентної зони в процесі генерації пар електрон - дірка. Тому можна вважати, що концентрація електронів провідності повністю визначається концентрацією донорної домішки nn < Концентрація дірок в донорно напівпровіднику значно нижче, ніж у власному напівпровіднику. У зв'язку з цим дірки рn є неосновними носіями, а електрони nn - основними.
Малюнок 1.14 - Структура і зонна діаграма напівпровідника
з акцепторною домішкою
Тому донорний напівпровідник називається електронним напівпровідником або напівпровідником n - типу.
При додаванні в кристал германію або кремнію домішки тривалентного елемента - акцептора (галій Ga, індій In, бор В) атоми домішки заміщають в вузлах кристалічної решітки атоми напівпровідника. Для освіти чотирьох ковалентних зв'язків не вистачає одного валентного електрона атомів домішки (рисунок 1.14, а).
Досить невеликий зовнішньої енергії, щоб електрони з верхніх рівнів валентної зони перемістилися на рівень домішки, утворивши відсутні ковалентні зв'язки (рисунок 1.14, б).
При цьому в валентної зоні з'являються надлишкові рівні (дірки), які беруть участь у створенні електричного струму. За рахунок іонізації атомів вихідного матеріалу частина електронів з валентної зони потрапляють в зону провідності. Число дірок в акцепторном полупроводнике перевищує число електронів:
де Na - концентрація атомів акцепторної домішки.
Тому дірки рр є основними носіями, а електрони nр - неосновними. Напівпровідники з акцепторною домішкою звуться доручених, або напівпровідників p-типу.