Η βασική διαφορά μεταξύ ακαθαρσιών δότη και δέκτη είναι ότι τα στοιχεία της ομάδας V του περιοδικού πίνακα λειτουργούν συνήθως ως ακαθαρσίες δότη, ενώ τα στοιχεία της ομάδας III λειτουργούν συνήθως ως ακαθαρσίες δέκτη.
Ντόπινγκ είναι η διαδικασία που προσθέτει ακαθαρσίες σε έναν ημιαγωγό. Το ντόπινγκ είναι σημαντικό για την αύξηση της αγωγιμότητας του ημιαγωγού. Υπάρχουν δύο κύριες μορφές ντόπινγκ, και είναι ντόπινγκ δότη και ντόπινγκ δέκτη. Το ντόπινγκ του δότη προσθέτει ακαθαρσίες στον δότη, ενώ το ντόπινγκ του δέκτη προσθέτει ακαθαρσίες στον δέκτη.
Τι είναι οι ακαθαρσίες δότη;
Οι ακαθαρσίες δότη είναι τα στοιχεία που προστίθενται σε έναν δότη για να αυξηθεί η ηλεκτρική αγωγιμότητα αυτού του δότη. Τα στοιχεία της ομάδας V του περιοδικού πίνακα είναι οι κοινές ακαθαρσίες δότη. Ένας δότης είναι ένα άτομο ή μια ομάδα ατόμων που μπορούν να σχηματίσουν περιοχές τύπου n όταν προστεθούν σε έναν ημιαγωγό. Ένα συνηθισμένο παράδειγμα είναι ένα πυρίτιο (Si).
Εικόνα 1: Παρουσία δότη σε πλέγμα σιλικόνης
Τα στοιχεία της ομάδας V που συχνά χρησιμεύουν ως ακαθαρσίες δότη περιλαμβάνουν αρσενικό (As), φώσφορο (P), βισμούθιο (Bi) και αντιμόνιο (Sb). Αυτά τα στοιχεία έχουν πέντε ηλεκτρόνια στο εξωτερικό τους κέλυφος ηλεκτρονίων (υπάρχουν πέντε ηλεκτρόνια σθένους). Όταν προστίθεται ένα από αυτά τα άτομα σε έναν δότη όπως το πυρίτιο, η ακαθαρσία αντικαθιστά το άτομο πυριτίου, σχηματίζοντας τέσσερις ομοιοπολικούς δεσμούς. Όμως, τώρα υπάρχει ένα ελεύθερο ηλεκτρόνιο αφού υπήρχαν πέντε ηλεκτρόνια σθένους. Επομένως, αυτό το ηλεκτρόνιο παραμένει ως ελεύθερο ηλεκτρόνιο, γεγονός που αυξάνει την αγωγιμότητα του ημιαγωγού. Επιπλέον, ο αριθμός των ατόμων ακαθαρσίας καθορίζει τον αριθμό των ελεύθερων ηλεκτρονίων που υπάρχουν στον δότη.
Τι είναι οι ακαθαρσίες αποδέκτη;
Οι ακαθαρσίες του δέκτη είναι τα στοιχεία που προστίθενται σε έναν δέκτη για να αυξηθεί η ηλεκτρική αγωγιμότητα αυτού του δέκτη. Τα στοιχεία της ομάδας III είναι κοινά ως ακαθαρσίες δέκτη. Τα στοιχεία της ομάδας III περιλαμβάνουν αλουμίνιο (Al), βόριο (Β) και γάλλιο (Ga). Ένας δέκτης είναι ένα προσμίκτη που σχηματίζει περιοχές τύπου p όταν προστίθεται σε έναν ημιαγωγό. Αυτά τα άτομα έχουν τρία ηλεκτρόνια σθένους στο εξώτατο κέλυφος ηλεκτρονίων τους.
Εικόνα 2: Παρουσία ενός δέκτη σε ένα πλέγμα πυριτίου
Όταν προστίθεται ένα από τα άτομα ακαθαρσίας όπως το αλουμίνιο σε έναν δέκτη, αντικαθιστά τα άτομα πυριτίου στον ημιαγωγό. Πριν από αυτή την προσθήκη, το άτομο πυριτίου έχει τέσσερις ομοιοπολικούς δεσμούς γύρω του. Όταν το αλουμίνιο παίρνει τη θέση του πυριτίου, το άτομο του αλουμινίου σχηματίζει μόνο τρεις ομοιοπολικούς δεσμούς, οι οποίοι με τη σειρά τους έχουν ως αποτέλεσμα έναν ομοιοπολικό δεσμό που λείπει. Αυτό δημιουργεί ένα κενό σημείο ή μια τρύπα. Ωστόσο, αυτές οι τρύπες είναι χρήσιμες στην αγωγή του ηλεκτρισμού. Όταν ο αριθμός των προστιθέμενων ατόμων ακαθαρσίας αυξάνεται, αυξάνεται και ο αριθμός των οπών που υπάρχουν στον ημιαγωγό. Αυτή η προσθήκη, με τη σειρά της, αυξάνει την αγωγιμότητα. Μετά την ολοκλήρωση της διαδικασίας ντόπινγκ, ο ημιαγωγός γίνεται εξωτερικός ημιαγωγός.
Ποια είναι η διαφορά μεταξύ των ακαθαρσιών του δότη και του αποδέκτη;
Δότης εναντίον Ακαθαρσιών Αποδεκτών |
|
| Οι ακαθαρσίες δότη είναι τα στοιχεία που προστίθενται σε έναν δότη για να αυξηθεί η ηλεκτρική αγωγιμότητα αυτού του δότη. | Οι ακαθαρσίες του δέκτη είναι τα στοιχεία που προστίθενται σε έναν δέκτη για να αυξηθεί η ηλεκτρική αγωγιμότητα αυτού του δέκτη. |
|
Κοινές ακαθαρσίες | |
| Στοιχεία Ομάδας V | Στοιχεία Ομάδας III |
| Παραδείγματα ακαθαρσιών | |
| Αρσενικό (As), φώσφορος (P), βισμούθιο (Bi) και αντιμόνιο (Sb). | Αλουμίνιο (Al), βόριο (B) και γάλλιο (Ga) |
| Διαδικασία | |
| Αυξήστε τα ελεύθερα ηλεκτρόνια στον ημιαγωγό. | Αυξήστε τις οπές που υπάρχουν στον ημιαγωγό. |
| Ηλεκτρόνια σθένους | |
| Τα άτομα έχουν πέντε ηλεκτρόνια σθένους. | Τα άτομα έχουν τρία ηλεκτρόνια σθένους. |
| Ομοιοπολικός δεσμός | |
| Σχηματίζει τέσσερις ομοιοπολικούς δεσμούς μέσα στον ημιαγωγό, αφήνοντας το πέμπτο ηλεκτρόνιο ως ελεύθερο ηλεκτρόνιο. | Σχηματίζει τρεις ομοιοπολικούς δεσμούς μέσα στον ημιαγωγό, αφήνοντας μια τρύπα όπου λείπει ένας ομοιοπολικός δεσμός. |
Σύνοψη – Δότης εναντίον Ακαθαρσιών Αποδεκτών
Οι ημιαγωγοί είναι τα υλικά που είναι αγώγιμα μεταξύ ενός μονωτή που είναι μη αγωγός και μετάλλων που είναι αγωγοί. Οι δότες και οι αποδέκτες είναι προσμίξεις που σχηματίζουν αγώγιμες περιοχές στους ημιαγωγούς. Το ντόπινγκ του δότη και του δέκτη είναι διαδικασίες που αυξάνουν την ηλεκτρική αγωγιμότητα του ημιαγωγού. Η βασική διαφορά μεταξύ των ακαθαρσιών δότη και δέκτη είναι ότι τα στοιχεία της ομάδας III του περιοδικού πίνακα ενεργούν ως ακαθαρσίες δότη ενώ τα στοιχεία της ομάδας V ενεργούν ως ακαθαρσίες δέκτη.
