Разница между Донорными и Акцепторными примесями

Основное различие между Донорными и Акцепторными примесями заключается в том, что элементы в группе V периодической таблицы элементов обычно действуют как Донорные примеси (отдающие), тогда как элементы в группе III обычно действуют как Акцепторные примеси (принимающие).

Легирование полупроводников — это процесс, при котором добавляются примеси в полупроводник. Легирование используется для увеличения проводимости полупроводника. Существует две основные формы примесей: Донорные и Акцепторные. При донорном легировании добавляются Донорные примеси, тогда как при акцепторном легировании добавляются Акцепторые примеси.

Содержание

  1. Обзор и основные отличия
  2. Что такое Донорные примеси
  3. Что такое Акцепторные примеси
  4. В чем разница между Донорными и Акцепторными примесями
  5. Заключение

Что такое Донорная примесь?

Донорные примеси — это донорные (отдающие) химические элементы, добавляемые к полупроводнику для увеличения его электропроводности. Элементы в V группе периодической таблицы элементов являются общими донорными примесями. Донором является атом или группа атомов, которые могут образовывать области n-типа (от англ. «negativ» —  что переводится как «отрицательный») при добавлении в полупроводник. Типичным примером является кремний (Si).

Кремний с Донорной примесью фосфора
Кремний с Донорной примесью фосфора

К элементам V группы, которые часто служат в качестве донорных примесей, относятся  мышьяк (As), фосфор (P), висмут (Bi) и сурьму (Sb). Эти элементы имеют пять электронов в своей внешней электронной оболочке (у них есть пять валентных электронов). При добавлении одного из этих примесных элементов к кремнию, образуется четыре ковалентные связи.

Но теперь есть свободный электрон, так как было пять валентных электронов. Этот электрон так и останется свободным электроном, что увеличит проводимость полупроводника. Число примесных атомов определяет количество свободных электронов, присутствующих в доноре.

Ковалентная связь

Что такое Акцепторная примесь?

Акцепторная примесь представляют собой акцепторные (принимающие) химические элементы, добавляемые в полупроводник для увеличения  его электропроводности. Элементы в III группе периодической таблицы элементов используются в качестве акцепторных примесей. Эти элементы включают алюминий (Al), бор (B) и галлий (Ga). Акцептор представляет собой легирующую примесь, которая образует области р-типа (от англ. «positiv» —  что переводится как «положительный») при добавлении в полупроводник. Атомы акцепторных примесей имеют три валентных электрона в своих внешних электронных оболочках.

Кремний с Акцепторной примесью бора
Кремний с Акцепторной примесью бора

При добавлении в полупроводник акцепторного атома примеси, например такого как алюминий, он заменяет атомы кремния в полупроводнике. Перед этим атом кремния имеет вокруг себя четыре ковалентные связи. Когда атом алюминия занимает положение кремния, этот атом алюминия образует только три ковалентные связи, что, в свою очередь, приводит к образованию свободной вакансии ковалентной связи у соседних атомов. Эта свободная вакансия называется дыркой. Из соседней ковалентной связи на место свободной дырки может перескочить электрон. Эти дырки используются при прохождении электричества через полупроводник. При прохождении электричества в полупроводнике происходит хаотическое блуждание дырок.

Когда число добавленных примесных атомов увеличивается, число дырок, присутствующих в полупроводнике, также увеличивается. Это добавление примеси, увеличивает проводимость в полупроводнике. После завершения процесса легирования полупроводник становится внешним (легированным) полупроводником.

В чем разница между Донорными и Акцепторными примесями?

Донорные против Акцепторных примесей
Донорные примеси — это донорные элементы, добавляемые к полупроводнику для увеличения его электропроводности Акцепторные примеси представляют собой акцепторные элементы, добавляемые к полупроводнику для увеличения его электропроводности
Распространенные примеси
Элементы V группы Элементы III группы
Примеры примесей
Мышьяк (As), фосфор (P), висмут (Bi) и сурьма (Sb) Алюминий (Al), бор (B) и галлий (Ga)
Процесс
Увеличение свободных электронов в полупроводнике Увеличение дырок в полупроводнике
Валентные Электроны
Атомы имеют пять валентных электронов Атомы имеют три валентных электрона
Ковалентное соединение
Образует четыре ковалентные связи внутри полупроводника, оставляя пятый электрон в качестве свободного электрона Образует три ковалентные связи внутри полупроводника, оставляя дырку, где ковалентная связь отсутствует
Читайте также:  Разница между атомами и частицами

Заключение — Донорные против Акцепторных примесей

Полупроводники — это материалы, занимающие промежуточное место между диэлектриками, который не является проводником, и проводниками. Доноры и Акцепторы — это легирующие примеси, которые образуют проводящие электрический ток области в полупроводниках. Легирование Донором или Акцептором — это процессы, которые увеличивают электропроводность полупроводника. Основное различие между Донорными и Акцепторными примесями заключается в том, что элементы в III группе периодической таблицы действуют как Донорные примеси, тогда как элементы в V группе действуют как Акцепторные примеси.

Оставьте комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *