Klíčový rozdíl mezi donorovými a akceptorovými nečistotami je v tom, že prvky ve skupině V periodické tabulky se typicky chovají jako donorové nečistoty, zatímco prvky ve skupině III obvykle působí jako akceptorové nečistoty.
Doping je proces, který přidává nečistoty do polovodiče. Doping je důležitý pro zvýšení vodivosti polovodiče. Existují dvě hlavní formy dopingu, a to doping dárců a doping akceptorů. Doping dárců přidává nečistoty k dárci, zatímco doping akceptoru přidává nečistoty k akceptoru.
Co jsou nečistoty dárců?
Nečistoty dárce jsou prvky přidané k dárci za účelem zvýšení elektrické vodivosti tohoto dárce. Prvky ve skupině V periodické tabulky jsou běžnými donorovými nečistotami. Donor je atom nebo skupina atomů, které mohou tvořit oblasti typu n, když jsou přidány do polovodiče. Běžným příkladem je křemík (Si).
Obrázek 1: Přítomnost dárce v silikonové mřížce
Prvky skupiny V, které často slouží jako donorové nečistoty, zahrnují arsen (As), fosfor (P), vizmut (Bi) a antimon (Sb). Tyto prvky mají pět elektronů ve svém nejvzdálenějším elektronovém obalu (existuje pět valenčních elektronů). Když se jeden z těchto atomů přidá k donoru, jako je křemík, nečistota nahradí atom křemíku a vytvoří čtyři kovalentní vazby. Nyní však existuje volný elektron, protože valenčních elektronů bylo pět. Proto tento elektron zůstává jako volný elektron, což zvyšuje vodivost polovodiče. Kromě toho počet atomů nečistot určuje počet volných elektronů přítomných v dárci.
Co jsou nečistoty akceptoru?
Nečistoty akceptoru jsou prvky přidané do akceptoru za účelem zvýšení elektrické vodivosti tohoto akceptoru. Prvky ve skupině III jsou běžné jako akceptorové nečistoty. Mezi prvky ve skupině III patří hliník (Al), bor (B) a gallium (Ga). Akceptor je dopant, který tvoří oblasti typu p, když je přidán do polovodiče. Tyto atomy mají ve svých nejvzdálenějších elektronových obalech tři valenční elektrony.
Obrázek 2: Přítomnost akceptoru v křemíkové mřížce
Při přidání jednoho z atomů nečistot, jako je hliník, do akceptoru, nahradí atomy křemíku v polovodiči. Před tímto přidáním má atom křemíku kolem sebe čtyři kovalentní vazby. Když hliník zaujme pozici křemíku, atom hliníku tvoří pouze tři kovalentní vazby, což zase vede k chybějící kovalentní vazbě. Vznikne tak prázdný bod nebo díra. Tyto otvory jsou však užitečné při vedení elektřiny. Když se zvyšuje počet přidaných atomů nečistot, zvyšuje se také počet děr přítomných v polovodiči. Tento přídavek zase zvyšuje vodivost. Po dokončení dopingového procesu se polovodič stává vnějším polovodičem.
Jaký je rozdíl mezi nečistotami dárce a příjemce?
Nečistoty dárce vs. příjemce |
|
| Nečistoty dárce jsou prvky přidané k dárci za účelem zvýšení elektrické vodivosti tohoto dárce. | Nečistoty akceptoru jsou prvky přidané do akceptoru za účelem zvýšení elektrické vodivosti tohoto akceptoru. |
|
Běžné nečistoty | |
| Prvky skupiny V | Prvky skupiny III |
| Příklady nečistot | |
| Arsen (As), fosfor (P), vizmut (Bi) a antimon (Sb). | Hliník (Al), bor (B) a galium (Ga) |
| Proces | |
| Zvyšte volné elektrony v polovodiči. | Zvětšit otvory v polovodiči. |
| Valenční elektrony | |
| Atomy mají pět valenčních elektronů. | Atomy mají tři valenční elektrony. |
| Kovalentní vazba | |
| Tvoří čtyři kovalentní vazby uvnitř polovodiče, přičemž pátý elektron zůstává jako volný elektron. | Vytváří tři kovalentní vazby uvnitř polovodiče a zanechává díru, kde kovalentní vazba chybí. |
Shrnutí – Nečistoty dárce vs. příjemce
Polovodiče jsou materiály, které jsou vodivé mezi izolantem, který je nevodič, a kovy, které jsou vodiče. Donory a akceptory jsou dopanty, které tvoří vodivé oblasti v polovodičích. Dopování donoru a akceptoru jsou procesy, které zvyšují elektrickou vodivost polovodiče. Klíčový rozdíl mezi donorovými a akceptorovými nečistotami je v tom, že prvky ve skupině III periodické tabulky působí jako donorové nečistoty, zatímco prvky ve skupině V působí jako akceptorové nečistoty.
