P tipo puslaidininkis yra puslaidininkio tipas, kuriame daugumą elektros nešėjų sudaro teigiamos įkrovos „skylės“ (angl. holes). Tokį elgesį pasiekiama pridedant į gryną puslaidininkį (dažniausiai silikoną arba germanį) trivalentės priemaišos: boras, galis, indis, aliuminis ir pan. Tokios priemaišos vadinamos akceptorinėmis priemaišomis, nes jos „priima“ elektroną iš valentinio lanko ir sukuria laisvą vietą – skylę.

Veikimo principas

Silicis turi keturis valentinius elektronus, todėl grynas silicis sudaro stiprią tetraedrinę kristalinę tinklą. Kai į tokį tinklą įterpiama atomo su trimis valentiniais elektronais (pvz. boras, aliuminis), to atomo ryšiai su kaimyniniais atomais palieka vieną trūkstamą elektroną – skylę. Ši skylė gali būti užpildyta artimo atomo elektronu, o elektronų judėjimas, užpildantis ir vėl formuojantis skyles, suteikia laidumą: iš makroskopinės pusės atrodo, kad juda teigiami nešėjai (skylės).

Energetiškai akceptoriniai atomai sukuria akceptorinį energijos lygį šiek tiek virš valentės juostos. Esant nedideliam priemaišų kiekiui, dauguma nešėjų yra egzogeninės skylės (majoritiniai nešėjai), o elektronų koncentracija yra gerokai mažesnė (minoritiniai nešėjai). Kai prie puslaidininkio pritaikomas elektrinis laukas, skylės juda link neigiamo elektrodo, o elektronių judėjimas užpildant skyles sukuria įtampos sukeltą srovę. Tradicinė srovės kryptis nustatoma pagal teigiamų nešėjų (skylės) judėjimą – tai yra priešinga elektronų judėjimo krypčiai.

Praktinės savybės ir terminai

  • Ekstrinis ir intrinsinis laidumas: p tipo puslaidininkis yra ekstrinis (priemaišomis dozuotas) ir turi didesnę laidumą nei grynasis (intrinsinis) silicis esant žemoms temperatūroms arba esant santykinai nedidelėms priemaišų koncentracijoms.
  • Dopingo lygiai: priklausomai nuo priemaišų koncentracijos skiriami silpniai dozuoti (p), stipriai dozuoti (p+) ir pan. Didesnis dopingo lygis didina laidumą, tačiau sumažina nešėjų mobilumą dėl sklaidos.
  • Temperatūros įtaka: kylant temperatūrai didėja termiškai generuojamų elektronų ir skylių skaičius, todėl išryškėja intrinės savybės – esant labai aukštai temperatūrai skirtumas tarp p tipo ir gryno puslaidininkio mažėja.
  • Majoritiniai ir minoritiniai nešėjai: p tipo: majoritiniai – skylės, minoritiniai – elektronai. Tai svarbu kuriant p–n sandūras ir tranzistorius.

P tipo puslaidininkis p–n sandūroje ir taikymas

Sujungus p tipo medžiagą su n tipo medžiaga, susidaro p–n sandūra, kurios veikimas pagrindžia diodų, tranzistorių ir daugelio kitų puslaidininkių įrenginių veikimą. Ant p pusės vyrauja skylės, o ant n pusės – elektronai; jų difuzija per sandūrą sukuria barjerinę įtampą ir sankaupų zonas, kurios reguliuoja srovės tekėjimą vienu ar kitu kryptimi.

Praktiniai p tipo puslaidininkių pritaikymai:

  • Diodės ir taisykliaujančios srovės elementai
  • Transistorinės struktūros (BJT, MOSFET) – p regionai naudojami kaip emiteriai, bazės ar kanalai
  • Fotovoltainės ląstelės (saulės elementai) – p tipo sluoksnis kartu su n sluoksniu formuoja šviesai jautrią sandūrą
  • Jutikliai ir mikroelektronikos komponentai

Pavyzdžiai priemaišų

Tipiški akceptoriniai dopantai: boras (B), galis (Ga), indis (In), aliuminis (Al). Jie turi tris valentinės srities elektronus, todėl įterpti į keturvalentinį silicį palieka vieną trūkumą – skylę.

Apibendrinant: p tipo puslaidininkis yra extriškai dopuota medžiaga, kurioje daugumą nešėjų sudaro skylės. Tokio tipo medžiagos yra kertinės šiuolaikinėje elektronikoje – nuo paprastų diodų iki sudėtingų integrinių grandinių.