Rozdíl mezi dárcovskými a akceptorovými nečistotami

Klíčový rozdíl mezi donorskými a akceptorovými nečistotami spočívá v tom, že prvky ve skupině V periodické tabulky obvykle fungují jako nečistoty donorů, zatímco prvky ve skupině III obvykle působí jako nečistoty akceptorů.

Doping je proces, který přidává nečistoty do polovodiče. Doping je důležitý pro zvýšení vodivosti polovodiče. Existují dvě hlavní formy dopingu, a to doping dárce a akceptor dopingu. Doping dárce přidává nečistoty dárci, zatímco akceptor doping přidává nečistoty akceptoru.

OBSAH

1. Přehled a klíčový rozdíl
2. Co jsou nečistoty dárce
3. Co jsou akceptorové nečistoty
4. Porovnání bok po boku - nečistoty mezi dárcem a akceptorem v tabulkové formě
5. Shrnutí

Co jsou nečistoty dárců?

Nečistoty dárce jsou prvky přidané k dárci ke zvýšení elektrické vodivosti tohoto dárce. Prvky ve skupině V periodické tabulky jsou běžné nečistoty dárců. Donor je atom nebo skupina atomů, které mohou při přidání do polovodiče tvořit oblasti typu n. Běžným příkladem je křemík (Si).

Obrázek 1: Přítomnost dárce v silikonové mříži

Prvky skupiny V, které často slouží jako nečistoty dárce, zahrnují arsen (As), fosfor (P), bizmut (Bi) a antimon (Sb). Tyto prvky mají v jejich nejvzdálenějším elektronovém obalu pět elektronů (existuje pět valenčních elektronů). Když se jeden z těchto atomů přidá k dárci, jako je křemík, nečistota nahradí atom křemíku a vytvoří čtyři kovalentní vazby. Nyní je ale volný elektron, protože tam bylo pět valenčních elektronů. Tento elektron proto zůstává jako volný elektron, což zvyšuje vodivost polovodiče. Kromě toho počet atomů nečistoty určuje počet volných elektronů přítomných v dárci.

Co jsou akceptorové nečistoty?

Akceptorové nečistoty jsou prvky přidané k akceptoru pro 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 při přidání do polovodiče vytváří oblasti typu p. Tyto atomy mají ve svých vnějších elektronových obalech tři valenční elektrony.

Obrázek 2: Přítomnost akceptoru v křemíkové mříži

Když se k akceptoru přidá jeden z atomů nečistoty, jako je například hliník, nahradí atomy křemíku v polovodiči. Před tímto přidáním má atom křemíku kolem sebe čtyři kovalentní vazby. Když hliník zaujme polohu křemíku, atom hliníku vytvoří pouze tři kovalentní vazby, což zase vede k chybějící kovalentní vazbě. Tím se vytvoří 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. Toto přidání zase zvyšuje vodivost. Po dokončení dopingového procesu se polovodič stává vnějším polovodičem.

Jaký je rozdíl mezi nečistotami od dárců a příjemců?

Nečistoty dárce vs. akceptor
Nečistoty dárců jsou prvky přidané k dárci ke zvýšení elektrické vodivosti tohoto dárce.	Akceptorové nečistoty jsou prvky přidané k akceptoru pro zvýšení elektrické vodivosti tohoto akceptoru.
Běžné nečistoty
Prvky skupiny V	Prvky skupiny III
Příklady nečistot
Arsen (As), fosfor (P), bizmut (Bi) a antimon (Sb).	Hliník (Al), bor (B) a gallium (Ga)
Proces
Zvyšte volné elektrony v polovodiči.	Zvětšete díry přítomné v polovodiči.
Valenční elektrony
Atomy mají pět valenčních elektronů.	Atomy mají tři valenční elektrony.
Kovalentní vazba
Vytváří čtyři kovalentní vazby uvnitř polovodiče, přičemž pátý elektron zůstává jako volný elektron.	Vytvoří tři kovalentní vazby uvnitř polovodiče a ponechá díru, kde chybí kovalentní vazba.

Shrnutí - nečistoty dárce vs. akceptor

Polovodiče jsou materiály, které jsou vodivé mezi izolátorem, který je nevodičem, a kovy, které jsou vodičem. Dárci a akceptory jsou dopující látky, které vytvářejí vodivé oblasti v polovodičích. Doping dárce a akceptoru jsou procesy, které zvyšují elektrickou vodivost polovodiče. Klíčový rozdíl mezi donorskými a akceptorovými nečistotami spočívá v tom, že prvky ve skupině III periodické tabulky působí jako nečistoty donorů, zatímco prvky ve skupině V působí jako nečistoty akceptorů.

Odkaz:

1. „Rozdíl mezi donorovými a akceptorovými nečistotami v polovodičích.“ Physicsabout.com, 23. prosince 2017, k dispozici zde.
2. Dárcovské a akceptorové nečistoty v polovodiči. K dispozici zde.
3. „Akceptor (Polovodiče).“ Wikipedia, Wikimedia Foundation, 3. března 2018, k dispozici zde.
4. „Dárce (Polovodiče).“ Wikipedia, Wikimedia Foundation, 17. února 2018, k dispozici zde.

Obrázek se svolením:

1. „Acceptor in Si lattice“ od Karolkalny na anglické Wikipedii (CC BY-SA 3.0) přes Commons Wikimedia
2. „Donor in Si lattice“ od Karolkalny na anglické Wikipedii (CC BY-SA 3.0) přes Commons Wikimedia