Razlika med nečistočami donatorjev in sprejemalcev

Ključna razlika med nečistočami darovalcev in akceptorjev je, da elementi v skupini V periodične tabele ponavadi delujejo kot nečistoče darovalcev, medtem ko elementi v skupini III ponavadi delujejo kot akceptorske nečistoče.

Doping je postopek, ki polprevodniku doda nečistoče. Doping je pomemben za povečanje prevodnosti polprevodnika. Obstajata dve glavni obliki dopinga, in sicer donorski doping in recepcijski doping. Donorski doping dodaja nečistoče darovalcu, medtem ko akceptor doping doda nečistoče.

VSEBINA

1. Pregled in ključne razlike
2. Kaj so donatorske nečistoče
3. Kaj so sprejemljive nečistoče
4. Primerjava ob strani - nečistoče med donatorji in sprejemniki v tabeli
5. Povzetek

Kaj so nečistoče donatorjev?

Nečistoče donatorjev so elementi, ki se dodajo dajalcu za povečanje električne prevodnosti tega darovalca. Elementi v skupini V periodične tabele so običajne nečistoče darovalcev. Darovalec je atom ali skupina atomov, ki lahko tvorijo področja n-tipa, ko jih dodamo polprevodniku. Pogost primer je silicij (Si).

Slika 1: Prisotnost donatorja v silikonski rešetki

Elementi skupine V, ki pogosto služijo kot nečistoče darovalcev, vključujejo arzen (As), fosfor (P), bizmut (Bi) in antimon (Sb). Ti elementi imajo v svoji najbolj zunanji elektronski lupini pet elektronov (pet valenčnih elektronov). Ko enemu od teh atomov dodamo darovalca, kot je silicij, nečistoča nadomesti atom silicija in tvori štiri kovalentne vezi. Toda zdaj je prosti elektron, saj je bilo pet valenčnih elektronov. Zato ta elektron ostane kot prosti elektron, kar poveča prevodnost polprevodnika. Poleg tega število atomov nečistoč določa število prostih elektronov v darovalcu.

Kaj so sprejemljive nečistoče?

Akceptorske nečistoče so elementi, ki se dodajo sprejemniku za povečanje električne prevodnosti tega sprejemnika. Elementi v skupini III so običajni kot akceptorske nečistoče. Elementi v skupini III vključujejo aluminij (Al), bor (B) in galij (Ga). Sprejemnik je dopant, ki tvori območja p tipa, ko ga dodamo v polprevodnik. Ti atomi imajo v svojih najbolj oddaljenih elektronskih lupinah tri valenčne elektrone.

Slika 2: Prisotnost akceptorja v silikonski rešetki

Ko enemu od akumulatorskih atomov, kot je aluminij, dodamo akceptor, nadomešča silicijeve atome v polprevodniku. Pred tem dodatkom ima silicijev atom okrog sebe štiri kovalentne vezi. Ko aluminij prevzame položaj silicija, atom aluminija tvori le tri kovalentne vezi, kar posledično povzroči manjkajočo kovalentno vez. Tako nastane prazno mesto ali luknja. Vendar so te luknje uporabne pri vodenju električne energije. Ko se poveča število dodanih atomov nečistoč, se poveča tudi število lukenj v polprevodniku. Ta dodatek pa povečuje prevodnost. Po končanem postopku dopinga polprevodnik postane zunanji polprevodnik.

Kakšna je razlika med nečistočami darovalcev in sprejemnikov?

Nečistoče med donatorji in sprejemniki
Nečistoče donatorjev so elementi, dodani dajalcu za povečanje električne prevodnosti tega dajalca.	Sprejemljive nečistoče so elementi, ki so dodani sprejemniku za povečanje električne prevodnosti tega sprejemnika.
Pogoste nečistoče
Elementi skupine V	Elementi skupine III
Primeri nečistoč
Arzen (As), fosfor (P), bizmut (Bi) in antimona (Sb).	Aluminij (Al), bor (B) in galij (Ga)
Proces
Povečajte proste elektrone v polprevodniku.	Povečajte luknje v polprevodniku.
Valenčni elektroni
Atomi imajo pet valenčnih elektronov.	Atomi imajo tri valenčne elektrone.
Kovalentno lepljenje
V polprevodniku tvori štiri kovalentne vezi, peti elektron pa pušča kot prosti elektron.	V polprevodniku tvori tri kovalentne vezi in pušča luknjo, kjer manjka kovalentna vez.

Povzetek - Nečistoče med donatorji in sprejemniki

Polprevodniki so materiali, ki so prevodni med izolatorjem, ki niso prevodniki, in kovinami, ki so prevodniki. Donatorji in akceptorji so dont, ki tvorijo prevodne regije v polprevodnikih. Doping donorja in akceptorja sta procesa, ki povečujeta električno prevodnost polprevodnika. Ključna razlika med nečistočami darovalca in akceptorjev je, da elementi v skupini III periodične tabele delujejo kot nečistoče darovalcev, medtem ko elementi iz skupine V delujejo kot akceptorske nečistoče.

Referenca:

1. "Razlika med nečistočami donatorjev in sprejemnikov v polprevodniku." Physicsabout.com, 23. december 2017, na voljo tukaj.
2. Donacijske in sprejemne nečistoče v polprevodniku. Na voljo tukaj.
3. "Sprejemnik (polprevodniki)." Wikipedia, fundacija Wikimedia, 3. marca 2018, dostopno tukaj.
4. "Darovalec (polprevodniki)." Wikipedia, fundacija Wikimedia, 17. februar 2018, dostopno tukaj.

Vljudnost slik:

1. "Akceptor v rešetki Si" avtor Karolkalna z angleške Wikipedije, (CC BY-SA 3.0) prek Commons Wikimedia
2. "Darovalec v rešetki" avtor Karolkalna z angleške Wikipedije (CC BY-SA 3.0) prek Commons Wikimedia