Ključna razlika med donorskimi in akceptorskimi nečistočami je v tem, da elementi v skupini V periodnega sistema običajno delujejo kot donorske nečistoče, medtem ko elementi v skupini III običajno delujejo kot akceptorske nečistoče.
Dopiranje je postopek, ki dodaja nečistoče polprevodniku. Dopiranje je pomembno za povečanje prevodnosti polprevodnika. Obstajata dve glavni obliki dopinga, in sicer donorski doping in akceptorski doping. Donorski doping dodaja nečistoče donorju, medtem ko akceptorski doping dodaja nečistoče akceptorju.
Kaj so donorske nečistoče?
Donorske nečistoče so elementi, dodani donoru za povečanje električne prevodnosti tega donorja. Elementi v skupini V periodnega sistema so običajne donorske nečistoče. Donor je atom ali skupina atomov, ki lahko tvori regije tipa n, če jih dodamo polprevodniku. Pogost primer je silicij (Si).
Slika 1: Prisotnost darovalca v silikonski rešetki
Elementi skupine V, ki pogosto služijo kot donorske nečistoče, vključujejo arzen (As), fosfor (P), bizmut (Bi) in antimon (Sb). Ti elementi imajo pet elektronov v svoji najbolj oddaljeni elektronski lupini (tam je pet valenčnih elektronov). Ko enega od teh atomov dodamo donorju, kot je silicij, nečistoča nadomesti atom silicija in tvori štiri kovalentne vezi. Toda zdaj obstaja 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, prisotnih v donorju.
Kaj so akceptorske nečistoče?
Akceptorske nečistoče so elementi, dodani akceptorju za povečanje električne prevodnosti tega akceptorja. Elementi v skupini III so pogosti kot akceptorske primesi. Elementi v skupini III vključujejo aluminij (Al), bor (B) in galij (Ga). Akceptor je dopant, ki tvori regije tipa p, ko jih dodamo polprevodniku. Ti atomi imajo tri valenčne elektrone v svojih najbolj oddaljenih elektronskih lupinah.
Slika 2: Prisotnost akceptorja v silicijevi mreži
Ko akceptorju dodamo enega izmed atomov nečistoč, kot je aluminij, nadomesti atome silicija v polprevodniku. Pred tem dodatkom ima atom silicija okoli sebe štiri kovalentne vezi. Ko aluminij prevzame položaj silicija, atom aluminija tvori samo tri kovalentne vezi, kar posledično povzroči manjkajočo kovalentno vez. To ustvari prazno točko ali luknjo. Vendar so te luknje uporabne pri prevajanju elektrike. Ko se število dodanih atomov nečistoč poveča, se poveča tudi število lukenj v polprevodniku. Ta dodatek pa poveča prevodnost. Po končanem procesu dopiranja postane polprevodnik ekstrinzični polprevodnik.
Kakšna je razlika med donorskimi in akceptorskimi nečistočami?
Donorske proti akceptorskim nečistočam |
|
| Donorske nečistoče so elementi, dodani donorju za povečanje električne prevodnosti tega donorja. | Akceptorske nečistoče so elementi, dodani akceptorju za povečanje električne prevodnosti tega akceptorja. |
|
Pogoste nečistoče | |
| Elementi skupine V | Elementi skupine III |
| Primeri nečistoč | |
| Arzen (As), fosfor (P), bizmut (Bi) in antimon (Sb). | Aluminij (Al), bor (B) in galij (Ga) |
| Proces | |
| Povečajte proste elektrone v polprevodniku. | Povečaj luknje v polprevodniku. |
| Valenčni elektroni | |
| Atomi imajo pet valenčnih elektronov. | Atomi imajo tri valenčne elektrone. |
| Kovalentna vez | |
| Tvori štiri kovalentne vezi znotraj polprevodnika, pri čemer ostane peti elektron kot prost elektron. | Tvori tri kovalentne vezi znotraj polprevodnika in pusti luknjo, kjer kovalentna vez manjka. |
Povzetek – Nečistoče donorji proti akceptorjem
Polprevodniki so materiali, ki so prevodni med izolatorjem, ki ni prevodnik, in kovinami, ki so prevodniki. Donorji in akceptorji so dopanti, ki tvorijo prevodna področja v polprevodnikih. Dopiranje donorja in akceptorja sta procesa, ki povečata električno prevodnost polprevodnika. Ključna razlika med donorskimi in akceptorskimi nečistočami je v tem, da elementi v skupini III periodnega sistema delujejo kot donorske nečistoče, medtem ko elementi v skupini V delujejo kot akceptorske nečistoče.
