Fotodioden sind stark dotiert, um ihre Lichtempfindlichkeit zu erhöhen und ihre Leistung als Lichtdetektoren zu verbessern. Unter Dotierung versteht man die absichtliche Zugabe von Verunreinigungen zu einem Halbleitermaterial, um dessen elektrische Eigenschaften zu verändern. Im Fall von Fotodioden werden sie typischerweise dotiert, um die Anzahl der Ladungsträger (Elektronen und Löcher) innerhalb des Halbleitermaterials zu erhöhen. Diese höhere Ladungsträgerkonzentration ermöglicht es Fotodioden, bei Lichteinwirkung einen größeren Fotostrom zu erzeugen. Durch eine starke Dotierung des Halbleitermaterials können Fotodioden eine höhere Quanteneffizienz erreichen, die für die effiziente Umwandlung von Photonen (Lichtteilchen) in elektrische Signale entscheidend ist.
LEDs oder Leuchtdioden sind ebenfalls stark dotierte Halbleiterbauelemente, allerdings für einen anderen Zweck als Fotodioden. LEDs sind so konzipiert, dass sie Licht aussenden, wenn in Vorwärtsrichtung Strom durch sie fließt. Sie bestehen aus einem stark dotierten p-n-Übergang, bei dem eine Seite (p-Typ) und die andere (n-Typ) hohe Konzentrationen an Dotierstoffen aufweisen, entweder Akzeptoren (für p-Typ) oder Donatoren (für n-Typ). Diese starke Dotierung sorgt dafür, dass beim Anlegen einer Durchlassspannung eine große Anzahl von Ladungsträgern über den Übergang rekombiniert und dabei Energie in Form von Photonen (Licht) freisetzt. Je höher die Dotierungskonzentration, desto effizienter wird die LED bei der Emission von Licht als Reaktion auf elektrische Anregung.
„Stark dotiert“ bezieht sich im Zusammenhang mit Halbleitern auf die hohe Konzentration an Verunreinigungsatomen, die absichtlich dem Halbleiterkristallgitter hinzugefügt werden. Diese Verunreinigungen verändern die elektrische Leitfähigkeit und andere Eigenschaften des Halbleiters erheblich. Beispielsweise stehen in einem stark dotierten Halbleiter im Vergleich zu schwach dotierten oder intrinsischen Halbleitern mehr Ladungsträger (entweder Elektronen oder Löcher) für die Leitung zur Verfügung. Diese Eigenschaft ist entscheidend für die ordnungsgemäße Funktion verschiedener Halbleiterbauelemente, beispielsweise in Fotodioden zur Lichterkennung oder LEDs zur Lichtemission.
In Dioden werden Verunreinigungen sowohl im p-Typ- als auch im n-Typ-Bereich stark dotiert, um einen erheblichen Konzentrationsgradienten der Ladungsträger über dem Übergang zu erzeugen. Beispielsweise ist in einer typischen Siliziumdiode der p-Typ-Bereich mit Akzeptor-Verunreinigungen (z. B. Bor) dotiert, während der n-Typ-Bereich mit Donor-Verunreinigungen (z. B. Phosphor) dotiert ist. Diese starke Dotierung erzeugt einen scharfen Verarmungsbereich an der Verbindungsstelle, an der sich Elektronen aus dem n-Typ-Bereich und Löcher aus dem p-Typ-Bereich vereinen, was den Stromfluss in eine Richtung ermöglicht (Vorwärtsvorspannung) und ihn in der entgegengesetzten Richtung blockiert (Rückwärtsvorspannung). . Die Konzentration dieser Verunreinigungen wird während der Halbleiterfertigung sorgfältig kontrolliert, um sicherzustellen, dass die Diode die gewünschten elektrischen Eigenschaften aufweist, wie z. B. Spannungsabfall in Vorwärtsrichtung und Leckstrom in Rückwärtsrichtung.