Kľúčový rozdiel medzi donorovými a akceptorovými nečistotami je v tom, že prvky v skupine V periodickej tabuľky zvyčajne pôsobia ako donorové nečistoty, zatiaľ čo prvky v skupine III zvyčajne pôsobia ako akceptorové nečistoty.
Doping je proces, ktorý pridáva nečistoty do polovodiča. Doping je dôležitý pri zvyšovaní vodivosti polovodiča. Existujú dve hlavné formy dopingu, a to darcovský doping a akceptorský doping. Donorový doping pridáva nečistoty k darcovi, zatiaľ čo akceptorský doping pridáva nečistoty k akceptorovi.
Čo sú nečistoty darcov?
Nečistoty darcu sú prvky pridané do darcu na zvýšenie elektrickej vodivosti tohto darcu. Prvky v skupine V periodickej tabuľky sú bežné nečistoty darcu. Donor je atóm alebo skupina atómov, ktoré môžu tvoriť oblasti typu n, keď sú pridané k polovodiču. Bežným príkladom je kremík (Si).
Obrázok 1: Prítomnosť darcu v silikónovej mriežke
Prvky skupiny V, ktoré často slúžia ako donorové nečistoty, zahŕňajú arzén (As), fosfor (P), bizmut (Bi) a antimón (Sb). Tieto prvky majú päť elektrónov vo svojom vonkajšom elektrónovom obale (existuje päť valenčných elektrónov). Keď sa jeden z týchto atómov pridá k donoru, ako je kremík, nečistota nahradí atóm kremíka a vytvorí štyri kovalentné väzby. Teraz však existuje voľný elektrón, pretože tam bolo päť valenčných elektrónov. Preto tento elektrón zostáva ako voľný elektrón, čo zvyšuje vodivosť polovodiča. Okrem toho počet atómov nečistôt určuje počet voľných elektrónov prítomných v darcovi.
Čo sú nečistoty akceptora?
Nečistoty akceptora sú prvky pridané do akceptora na zvýšenie elektrickej vodivosti tohto akceptora. Prvky v skupine III sú bežné ako akceptorové nečistoty. Prvky v skupine III zahŕňajú hliník (Al), bór (B) a gálium (Ga). Akceptor je dopant, ktorý po pridaní do polovodiča vytvára oblasti typu p. Tieto atómy majú vo svojich vonkajších elektrónových obaloch tri valenčné elektróny.
Obrázok 2: Prítomnosť akceptora v kremíkovej mriežke
Keď sa do akceptora pridá jeden z atómov nečistôt, ako je hliník, nahradí sa atómy kremíka v polovodiči. Pred týmto pridaním má atóm kremíka okolo seba štyri kovalentné väzby. Keď hliník zaujme pozíciu kremíka, atóm hliníka vytvorí iba tri kovalentné väzby, čo má za následok chýbajúcu kovalentnú väzbu. Vznikne tak prázdny bod alebo diera. Tieto otvory sú však užitočné pri vedení elektriny. Keď sa zvyšuje počet pridaných atómov nečistôt, zvyšuje sa aj počet otvorov prítomných v polovodiči. Tento prídavok zase zvyšuje vodivosť. Po dokončení dopingového procesu sa polovodič stáva vonkajším polovodičom.
Aký je rozdiel medzi nečistotami darcu a akceptora?
Nečistoty darcu verzus príjemca |
|
| Nečistoty darcu sú prvky pridané do darcu na zvýšenie elektrickej vodivosti tohto darcu. | Nečistoty akceptora sú prvky pridané do akceptora na zvýšenie elektrickej vodivosti tohto akceptora. |
|
Bežné nečistoty | |
| Prvky skupiny V | Prvky skupiny III |
| Príklady nečistôt | |
| Arzén (As), fosfor (P), bizmut (Bi) a antimón (Sb). | Hliník (Al), bór (B) a gálium (Ga) |
| Proces | |
| Zvýšte počet voľných elektrónov v polovodiči. | Zväčšenie otvorov v polovodiči. |
| Valenčné elektróny | |
| Atómy majú päť valenčných elektrónov. | Atómy majú tri valenčné elektróny. |
| Kovalentná väzba | |
| Vo vnútri polovodiča vytvára štyri kovalentné väzby, pričom piaty elektrón zostáva voľný. | Vo vnútri polovodiča vytvára tri kovalentné väzby a zanecháva dieru, kde kovalentná väzba chýba. |
Zhrnutie – Nečistoty darcu a prijímateľa
Polovodiče sú materiály, ktoré sú vodivé medzi izolantom, ktorý je nevodič, a kovmi, ktoré sú vodičmi. Donory a akceptory sú dopanty, ktoré tvoria vodivé oblasti v polovodičoch. Dopovanie donoru a akceptora sú procesy, ktoré zvyšujú elektrickú vodivosť polovodiča. Kľúčový rozdiel medzi donorovými a akceptorovými nečistotami je v tom, že prvky v skupine III periodickej tabuľky pôsobia ako donorové nečistoty, zatiaľ čo prvky v skupine V pôsobia ako akceptorové nečistoty.
