Techniklexikon

Akzeptor

Im Gegensatz zum Donator Störstellen in einem Halbleiter, die in der Lage sind, ein oder mehrere Elektronen einzufangen, wobei sie aus dem neutralen in einen negativ geladenen Zustand übergehen. In der Elektronik: lat.. Annehmer. Bezeichnung für Störstellen, die Elektronen aufnehmen (binden) können und dadurch Löcherleitung im Halbleiter bewirken. Als A. wirken Dotierungsatome (Dotierung), die weniger Valenzelektronen aufweisen als die Wirtsgitteratome, d. h. im Periodensystem der Elemente weiter links stehen. Sie können deshalb solche im Gitterverband vorhandenen Elektronen binden, die durch thermische Anregung freigesetzt worden sind. Auf diese Weise entsteht ein Defektelektron. Für Silicium und Germanium sind das die Elemente der L, II. und III. Gruppe, für die III-V-Halbleiter die Elemente der II. Gruppe. Bei einigen III-V-Verbindungen können darüber hinaus auch vierwertige Elemente A. sein, wenn sie das Element der V. Hauptgruppe substituieren. So z. B. wird Kohlenstoff (C) im Galliumarsenid auf Arsen-Platz ins Gitter eingebaut und liefert einen A. In der Bauelementefertigung werden als A. für Silicium vor allem Bor (B), Aluminium (AI) und Indium (In), für diskrete und integrierte Schalttransistoren in Digitalschaltungen (IS, digitale) z. B. auch Gold (Au) verwendet. Für Galliumarsenid und Gallium-phosphid wird i. allg. Zink (Zn) als Dotant benutzt. Mit A. dotierte Halbleiterwerkstoffe sind p-Halbleiter. eine flache Störstelle im Halbleiterkristall, deren Potential in der Lage ist, ein Loch so schwach zu binden, dass es bereits durch thermische Anregung ins Valenzband gelangen kann (Bändermodell). Energetisch erzeugt das Potential des Akzeptors in der Energielücke im Abstand von grössenordnungsmässig 10 ^{- 2}eV oberhalb der Valenzbandkante Akzeptorniveaus. Bei T = 0K sind die Akzeptorniveaus frei von Elektronen, aber vollständig mit Löchern besetzt. Mit wachsender Temperatur werden durch die Akzeptoren in zunehmendem Masse Elektronen aus dem Valenzband aufgenommen. Die dazu nötige Energie heisst Ionisierungs- oder Bindungsenergie des Akzeptors.

Typische Akzeptoren bzgl. Halbleitern der vierten Spalte des Periodensystems sind die Elemente der dritten Spalte. Ein Beispiel für einen Akzeptor ist Bor in Silicium. Da Bor mit drei Valenzelektronen eines weniger als Silicium hat, bleibt beim Einbau auf einem Silicium-Gitterplatz ein Bindungsorbital unbesetzt, so dass nur eine geringe Ionisierungsenergie benötigt wird, um ein Elektron aus dem Valenzband einzufangen. Dies führt dazu, dass nicht mehr alle Zustände im Valenzband von Elektronen besetzt sind, das heisst zur Entstehung von Löchern. Diese Löcher, die man als positiv geladene Teilchen beschreiben kann, können bei angelegter Spannung durch den Halbleiter wandern und tragen so zur Leitfähigkeit bei.