Η βασική διαφορά μεταξύ των πλούσιων σε ηλεκτρόνια και των ακαθαρσιών με έλλειψη ηλεκτρονίων είναι ότι οι πλούσιες σε ηλεκτρόνια ακαθαρσίες είναι ντοπαρισμένες με στοιχεία της ομάδας 1s όπως το P και το As, τα οποία αποτελούνται από 5 ηλεκτρόνια σθένους, ενώ οι προσμίξεις με έλλειψη ηλεκτρονίων είναι ντοπαρισμένες με στοιχεία της ομάδας 13 όπως το B και το Al, που από 3 ηλεκτρόνια σθένους.
Οι όροι πλούσιες σε ηλεκτρόνια και ακαθαρσίες με έλλειψη ηλεκτρονίων εμπίπτουν στην τεχνολογία ημιαγωγών. Οι ημιαγωγοί συνήθως συμπεριφέρονται με δύο τρόπους: εσωτερική και εξωτερική αγωγιμότητα. Στην εγγενή αγωγιμότητα, όταν παρέχεται ηλεκτρισμός, τα ηλεκτρόνια κινούνται πίσω από ένα θετικό φορτίο ή οπή στη θέση ενός ηλεκτρονίου που λείπει, επειδή το καθαρό πυρίτιο και το γερμάνιο είναι φτωχοί αγωγοί που έχουν ένα δίκτυο ισχυρών ομοιοπολικών δεσμών. Αυτό κάνει τον κρύσταλλο να αγωγιάζει ηλεκτρισμό. Στην εξωτερική αγωγιμότητα, η αγωγιμότητα των εσωτερικών αγωγών αυξάνεται με την προσθήκη κατάλληλης ποσότητας κατάλληλης ακαθαρσίας. Ονομάζουμε αυτή τη διαδικασία «ντόπινγκ». Οι δύο τύποι μεθόδων ντόπινγκ είναι το πλούσιο σε ηλεκτρόνια και το ντόπινγκ με έλλειψη ηλεκτρονίων.
Τι είναι οι ακαθαρσίες πλούσιες σε ηλεκτρόνια;
Οι πλούσιες σε ηλεκτρονικά ακαθαρσίες είναι τύποι ατόμων με περισσότερα ηλεκτρόνια που είναι χρήσιμα για την αύξηση της αγωγιμότητας του υλικού ημιαγωγών. Αυτοί ονομάζονται ημιαγωγοί τύπου n επειδή ο αριθμός των ηλεκτρονίων αυξάνεται κατά τη διάρκεια αυτής της τεχνικής ντόπινγκ.
Σε αυτόν τον τύπο ημιαγωγών, άτομα με πέντε ηλεκτρόνια σθένους προστίθενται στον ημιαγωγό, με αποτέλεσμα τέσσερα από τα πέντε ηλεκτρόνια να χρησιμοποιούνται για το σχηματισμό τεσσάρων ομοιοπολικών δεσμών με τέσσερα γειτονικά άτομα πυριτίου. Τότε το πέμπτο ηλεκτρόνιο υπάρχει ως ένα επιπλέον ηλεκτρόνιο και αποτοπίζεται. Υπάρχουν πολλά μη εντοπισμένα ηλεκτρόνια που μπορούν να αυξήσουν την αγωγιμότητα του ντοπαρισμένου πυριτίου, αυξάνοντας έτσι την αγωγιμότητα του ημιαγωγού.
Τι είναι οι ακαθαρσίες με έλλειψη ηλεκτρονίων;
Οι πλούσιες σε ηλεκτρονικά ακαθαρσίες είναι τύποι ατόμων που έχουν λιγότερα ηλεκτρόνια, κάτι που είναι χρήσιμο για την αύξηση της αγωγιμότητας του υλικού ημιαγωγών. Αυτοί ονομάζονται ημιαγωγοί τύπου p επειδή ο αριθμός των οπών αυξάνεται κατά τη διάρκεια αυτής της τεχνικής ντόπινγκ.
Σε αυτόν τον τύπο ημιαγωγών, ένα άτομο με τρία ηλεκτρόνια σθένους προστίθεται στο υλικό ημιαγωγού, αντικαθιστώντας τα άτομα πυριτίου ή γερμανίου με το άτομο ακαθαρσίας. Τα άτομα ακαθαρσίας έχουν ηλεκτρόνια σθένους που μπορούν να δημιουργήσουν δεσμούς με τρία άλλα άτομα, αλλά στη συνέχεια το τέταρτο άτομο παραμένει ελεύθερο στον κρύσταλλο του πυριτίου ή του γερμανίου. Επομένως, αυτό το άτομο είναι πλέον διαθέσιμο για αγωγή ηλεκτρισμού.
Ποια είναι η διαφορά μεταξύ ακαθαρσιών πλούσιων σε ηλεκτρόνια και ελλειμματικών ηλεκτρονίων;
Η βασική διαφορά μεταξύ των πλούσιων σε ηλεκτρόνια και των ακαθαρσιών με έλλειψη ηλεκτρονίων είναι ότι οι πλούσιες σε ηλεκτρόνια ακαθαρσίες είναι ντοπαρισμένες με στοιχεία της ομάδας 1s όπως το P και το As που περιέχουν 5 ηλεκτρόνια σθένους, ενώ οι προσμίξεις με ανεπάρκεια ηλεκτρονίων είναι ντοπαρισμένες με στοιχεία της ομάδας 13 όπως το Β. και Al που περιέχουν 3 ηλεκτρόνια σθένους. Όταν εξετάζεται ο ρόλος των ατόμων ακαθαρσίας, σε ακαθαρσίες πλούσιες σε ηλεκτρόνια, 4 στα 5 ηλεκτρόνια στο άτομο ακαθαρσίας χρησιμοποιούνται για το σχηματισμό ομοιοπολικών δεσμών με 4 γειτονικά άτομα πυριτίου και το ηλεκτρόνιο 5η παραμένει επιπλέον και αποτοπίζεται? Ωστόσο, σε ακαθαρσίες με έλλειψη ηλεκτρονίων, το 4ο ηλεκτρόνιο του ατόμου του πλέγματος παραμένει επιπλέον και απομονωμένο, γεγονός που μπορεί να δημιουργήσει μια ηλεκτρονιακή οπή ή ένα κενό ηλεκτρονίων.
Ο ακόλουθος πίνακας συνοψίζει τη διαφορά μεταξύ των πλούσιων σε ηλεκτρόνια και των ακαθαρσιών με έλλειψη ηλεκτρονίων.
Σύνοψη – Πλούσια σε ηλεκτρόνια έναντι ακαθαρσιών με έλλειψη ηλεκτρονίων
Οι ημιαγωγοί είναι στερεά που έχουν τις ενδιάμεσες ιδιότητες μεταξύ μετάλλων και μονωτών. Αυτά τα στερεά έχουν μόνο μια μικρή διαφορά στην ενέργεια μεταξύ της ζώνης πλήρωσης σθένους και της κενής ζώνης αγωγιμότητας. Οι πλούσιες σε ηλεκτρόνια ακαθαρσίες και οι ακαθαρσίες με έλλειψη ηλεκτρονίων είναι δύο όροι που χρησιμοποιούμε για να περιγράψουμε υλικά ημιαγωγών. Η βασική διαφορά μεταξύ των πλούσιων σε ηλεκτρόνια και των ακαθαρσιών με έλλειψη ηλεκτρονίων είναι ότι οι πλούσιες σε ηλεκτρόνια ακαθαρσίες είναι ντοπαρισμένες με στοιχεία της ομάδας 1s όπως το P και το As που περιέχει 5 ηλεκτρόνια σθένους, ενώ οι ακαθαρσίες με έλλειψη ηλεκτρονίων είναι ντοπαρισμένες με στοιχεία της ομάδας 13, όπως το Β και το Al που περιέχει 3 ηλεκτρόνια σθένους.
