Ključna razlika između donorskih i akceptorskih nečistoća je u tome što elementi u skupini V periodnog sustava tipično djeluju kao donorske nečistoće, dok elementi u skupini III obično djeluju kao akceptorske nečistoće.
Dopiranje je proces kojim se poluvodiču dodaju nečistoće. Dopiranje je važno za povećanje vodljivosti poluvodiča. Postoje dva glavna oblika dopinga, a to su donorski i akceptorski doping. Donorski doping dodaje nečistoće u donor, dok akceptorski doping dodaje nečistoće u akceptor.
Što su donorske nečistoće?
Donorske nečistoće su elementi koji se dodaju donoru kako bi se povećala električna vodljivost tog donora. Elementi u skupini V periodnog sustava uobičajeni su nečistoće donori. Donor je atom ili skupina atoma koji mogu formirati područja n-tipa kada se dodaju poluvodiču. Uobičajen primjer je silicij (Si).
Slika 1: Prisutnost donora u silikonskoj rešetki
Elementi skupine V koji često služe kao donorske nečistoće uključuju arsen (As), fosfor (P), bizmut (Bi) i antimon (Sb). Ovi elementi imaju pet elektrona u svojoj krajnjoj vanjskoj elektronskoj ljusci (postoji pet valentnih elektrona). Kada se jedan od ovih atoma doda donoru kao što je silicij, nečistoća zamjenjuje atom silicija, tvoreći četiri kovalentne veze. Ali sada postoji slobodan elektron jer je bilo pet valentnih elektrona. Stoga ovaj elektron ostaje kao slobodni elektron, što povećava vodljivost poluvodiča. Nadalje, broj atoma nečistoće određuje broj slobodnih elektrona prisutnih u donoru.
Što su akceptorske nečistoće?
Akceptorske nečistoće su elementi koji se dodaju akceptoru kako bi se povećala električna vodljivost tog akceptora. Elementi u skupini III uobičajeni su kao akceptorske nečistoće. Elementi u skupini III uključuju aluminij (Al), bor (B) i galij (Ga). Akceptor je dopant koji stvara područja p-tipa kada se doda u poluvodič. Ovi atomi imaju tri valentna elektrona u svojim najudaljenijim elektronskim ljuskama.
Slika 2: Prisutnost akceptora u silicijskoj rešetki
Kada se akceptoru doda jedan od atoma nečistoća kao što je aluminij, on zamjenjuje atome silicija u poluvodiču. Prije ovog dodavanja, atom silicija ima četiri kovalentne veze oko sebe. Kada aluminij zauzme mjesto silicija, atom aluminija formira samo tri kovalentne veze, što zauzvrat rezultira nedostatkom kovalentne veze. Ovo stvara praznu točku ili rupu. Međutim, te su rupe korisne za provođenje struje. Kada se broj dodanih atoma nečistoća povećava, povećava se i broj rupa prisutnih u poluvodiču. Ovaj dodatak zauzvrat povećava vodljivost. Nakon završetka procesa dopiranja, poluvodič postaje ekstrinzični poluvodič.
Koja je razlika između donorskih i akceptorskih nečistoća?
Donorske naspram akceptorskih nečistoća |
|
| Donorske nečistoće su elementi dodani donoru kako bi se povećala električna vodljivost tog donora. | Akceptorske nečistoće su elementi koji se dodaju akceptoru kako bi se povećala električna vodljivost tog akceptora. |
|
Uobičajene nečistoće | |
| Elementi grupe V | Elementi grupe III |
| Primjeri nečistoća | |
| Arsenik (As), fosfor (P), bizmut (Bi) i antimon (Sb). | Aluminij (Al), bor (B) i galij (Ga) |
| Proces | |
| Povećajte slobodni elektroni u poluvodiču. | Povećajte rupe prisutne u poluvodiču. |
| Valentni elektroni | |
| Atomi imaju pet valentnih elektrona. | Atomi imaju tri valentna elektrona. |
| Kovalentno vezivanje | |
| Tvori četiri kovalentne veze unutar poluvodiča, ostavljajući peti elektron kao slobodni elektron. | Tvori tri kovalentne veze unutar poluvodiča, ostavljajući rupu na mjestu gdje kovalentna veza nedostaje. |
Sažetak – Donorske naspram akceptorskih nečistoća
Poluvodiči su materijali koji su vodljivi između izolatora koji nisu vodiči i metala koji su vodiči. Donori i akceptori su dopanti koji tvore vodljiva područja u poluvodičima. Dopiranje donora i akceptora su procesi koji povećavaju električnu vodljivost poluvodiča. Ključna razlika između donorskih i akceptorskih nečistoća je u tome što elementi u skupini III periodnog sustava djeluju kao donorske nečistoće, dok elementi u skupini V djeluju kao akceptorske nečistoće.
