Ključna razlika između donorskih i akceptorskih nečistoća je u tome što elementi u grupi V periodnog sistema obično djeluju kao donorske nečistoće, dok elementi u grupi III tipično djeluju kao akceptorske nečistoće.
Doping je proces koji dodaje nečistoće u poluvodič. Doping je važan u povećanju provodljivosti poluprovodnika. Postoje dva glavna oblika dopinga, a to su donorski i akceptorski doping. Donatorski doping dodaje nečistoće donoru, dok akceptorski doping dodaje nečistoće akceptoru.
Šta su nečistoće donatora?
Donorske nečistoće su elementi koji se dodaju donatoru kako bi se povećala električna provodljivost tog donora. Elementi u grupi V periodnog sistema su uobičajene nečistoće donora. Donor je atom ili grupa atoma koji mogu formirati regije n-tipa kada se dodaju poluvodiču. Uobičajeni primjer je silicijum (Si).
Slika 1: Prisustvo donatora u silikonskoj rešetki
Elementi grupe V koji često služe kao donorske nečistoće uključuju arsen (As), fosfor (P), bizmut (Bi) i antimon (Sb). Ovi elementi imaju pet elektrona u svojoj najudaljenijoj elektronskoj ljusci (postoji pet valentnih elektrona). Kada se jedan od ovih atoma doda donatoru kao što je silicijum, nečistoća zamjenjuje atom silicija, formirajući četiri kovalentne veze. Ali, sada postoji slobodan elektron pošto je bilo pet valentnih elektrona. Stoga ovaj elektron ostaje kao slobodan elektron, što povećava provodljivost poluvodiča. Nadalje, broj atoma nečistoće određuje broj slobodnih elektrona prisutnih u donoru.
Šta su akceptorske nečistoće?
Akceptorske nečistoće su elementi koji se dodaju akceptoru kako bi se povećala električna provodljivost tog akceptora. Elementi u grupi III su uobičajeni kao akceptorske nečistoće. Elementi u grupi III uključuju aluminijum (Al), bor (B) i galijum (Ga). Akceptor je dopant koji formira regije p-tipa kada se doda u poluvodič. Ovi atomi imaju tri valentna elektrona u svojim najudaljenijim elektronskim omotačima.
Slika 2: Prisustvo akceptora u silikonskoj rešetki
Kada se doda jedan od atoma nečistoća kao što je aluminijum u akceptor, on zamjenjuje atome silicija u poluprovodniku. Prije ovog dodavanja, atom silicija ima četiri kovalentne veze oko sebe. Kada aluminijum zauzme poziciju silicijuma, atom aluminijuma formira samo tri kovalentne veze, što zauzvrat dovodi do nedostajuće kovalentne veze. Ovo stvara praznu tačku ili rupu. Međutim, ove rupe su korisne u provođenju električne energije. Kada se broj dodanih atoma nečistoća povećava, povećava se i broj rupa prisutnih u poluvodiču. Ovaj dodatak, zauzvrat, povećava provodljivost. Nakon završetka procesa dopinga, poluprovodnik postaje ekstrinzični poluprovodnik.
Koja je razlika između nečistoća donora i akceptora?
Donor vs Acceptor Impurities |
|
| Donorske nečistoće su elementi koji se dodaju donatoru kako bi se povećala električna provodljivost tog donora. | Akceptorske nečistoće su elementi koji se dodaju akceptoru da povećaju električnu provodljivost tog akceptora. |
|
Uobičajene nečistoće | |
| elementi grupe V | Elementi III grupe |
| Primjeri nečistoća | |
| Arsen (As), fosfor (P), bizmut (Bi) i antimon (Sb). | Aluminijum (Al), bor (B) i galijum (Ga) |
| Proces | |
| Povećajte slobodne elektrone u poluprovodniku. | Povećajte rupe prisutne u poluprovodniku. |
| Valence Electrons | |
| Atomi imaju pet valentnih elektrona. | Atomi imaju tri valentna elektrona. |
| Kovalentno vezivanje | |
| Formira četiri kovalentne veze unutar poluprovodnika, ostavljajući peti elektron kao slobodan elektron. | Formira tri kovalentne veze unutar poluprovodnika, ostavljajući rupu u kojoj nedostaje kovalentna veza. |
Sažetak – Nečistoće donatora i akceptora
Poluprovodnici su materijali koji su provodljivi između izolatora koji nisu provodnici i metala koji su provodnici. Donori i akceptori su dopanti koji formiraju provodne regije u poluvodičima. Dopiranje donora i akceptora su procesi koji povećavaju električnu provodljivost poluvodiča. Ključna razlika između donorskih i akceptorskih nečistoća je u tome što se elementi u grupi III periodnog sistema ponašaju kao donorske nečistoće, dok elementi u grupi V djeluju kao akceptorske nečistoće.
