半導体

4価元素であるSi（シリコン）やGe（ゲルマニウム）は、4個の価電子を持っています。
ここで、Ge結晶に、5価元素である微量のP（鉛）を混ぜることを考えましょう。P原子はGe結晶の中に入り込んで、Ge原子に置き換わります。P原子が持っている5個の電子のうち4個はGe原子との電子対結合に使われます。残りの1個の電子を余分にもつことになります。このように、電子を出す不純物はドナーと呼ばれます。

次に、Ge結晶に、3価元素である微量のAl（アルミニウム）を混ぜることを考えましょう。
同様に、Al原子はGe結晶の中に入り込んで、Ge原子に置き換わります。Ge原子は4個の価電子をもちますが、Al原子は価電子が3つしかないので、組む相手が１つ足りません。価電子がひとつ抜けた場所ができることになります。この電子の抜けた場所は正電荷になります。これが正孔になります。このように、正孔を出す不純物はアクセプターと呼ばれます。

ドナーを含む半導体は、電子によって電流が運ばれ、n型半導体と呼ばれます。一方、アクセプターを含む半導体は、正孔によって電流が運ばれることになり、p型半導体と呼ばれます。

このように意図的に不純物を加えることを不純物ドーピングとよんでいます。