Avainero luovuttaja- ja akseptoriepäpuhtauksien välillä on, että jaksollisen järjestelmän ryhmän V alkuaineet toimivat tyypillisesti luovuttajaepäpuhtauksina, kun taas ryhmän III elementit toimivat tyypillisesti vastaanottajaepäpuhtauksina.
Doping on prosessi, joka lisää epäpuhtauksia puolijohteisiin. Doping on tärkeä puolijohteen johtavuuden lisäämisessä. Dopingilla on kaksi päämuotoa, ja ne ovat luovuttajadoping ja vastaanottajadoping. Luovuttajan doping lisää epäpuhtauksia luovuttajaan, kun taas vastaanottajadoping lisää epäpuhtauksia vastaanottajaan.
Mitä ovat luovuttajien epäpuhtaudet?
Luovuttajaepäpuhtaudet ovat elementtejä, jotka lisätään luovuttajaan lisäämään luovuttajan sähkönjohtavuutta. Jaksollisen järjestelmän ryhmän V alkuaineet ovat yleisiä luovuttavia epäpuhtauksia. Donori on atomi tai atomiryhmä, joka voi muodostaa n-tyypin alueita, kun se lisätään puolijohteeseen. Yleinen esimerkki on pii (Si).
Kuva 1: Luovuttajan läsnäolo silikonihilassa
Ryhmän V alkuaineita, jotka toimivat usein luovuttavina epäpuhtauksina, ovat arseeni (As), fosfori (P), vismutti (Bi) ja antimoni (Sb). Näillä elementeillä on viisi elektronia uloimmassa elektronikuoressa (valenssielektronia on viisi). Kun yksi näistä atomeista lisätään luovuttajaan, kuten piihin, epäpuhtaus korvaa piiatomin muodostaen neljä kovalenttista sidosta. Mutta nyt on vapaa elektroni, koska valenssielektronia oli viisi. Siksi tämä elektroni pysyy vapaana elektronina, mikä lisää puolijohteen johtavuutta. Lisäksi epäpuhtausatomien määrä määrittää luovuttajassa olevien vapaiden elektronien määrän.
Mitä ovat akseptoriepäpuhtaudet?
Akseptorin epäpuhtaudet ovat elementtejä, jotka lisätään akseptoriin sen sähkönjohtavuuden lisäämiseksi. Ryhmän III alkuaineet ovat yleisiä akseptoriepäpuhtauksina. Ryhmän III alkuaineita ovat alumiini (Al), boori (B) ja gallium (Ga). Akseptori on lisäaine, joka muodostaa p-tyypin alueita, kun se lisätään puolijohteeseen. Näillä atomeilla on kolme valenssielektronia uloimmissa elektronikuorissaan.
Kuva 2: Akseptorin läsnäolo piihilassa
Kun akseptoriin lisätään yksi epäpuhtausatomeista, kuten alumiini, se korvaa puolijohteen piiatomit. Ennen tätä lisäystä piiatomilla on neljä kovalenttista sidosta ympärillään. Kun alumiini ottaa piin aseman, alumiiniatomi muodostaa vain kolme kovalenttista sidosta, mikä puolestaan johtaa puuttuvaan kovalenttiseen sidokseen. Tämä luo tyhjän pisteen tai reiän. Nämä reiät ovat kuitenkin hyödyllisiä sähkön johtamisessa. Kun lisättyjen epäpuhtausatomien määrä kasvaa, myös puolijohteessa olevien reikien määrä kasvaa. Tämä lisäys puolestaan lisää johtavuutta. Seostusprosessin päätyttyä puolijohteesta tulee ulkopuolinen puolijohde.
Mitä eroa on luovuttajan ja vastaanottajan epäpuhtauksilla?
Door vs Acceptor Epäpuhtaudet |
|
| Luovuttajaepäpuhtaudet ovat elementtejä, jotka lisätään luovuttajaan lisäämään luovuttajan sähkönjohtavuutta. | Akseptorin epäpuhtaudet ovat elementtejä, jotka lisätään akseptoriin sen sähkönjohtavuuden lisäämiseksi. |
|
Yleiset epäpuhtaudet | |
| Ryhmän V elementit | Ryhmän III elementit |
| Esimerkkejä epäpuhtauksista | |
| Arseeni (As), fosfori (P), vismutti (Bi) ja antimoni (Sb). | Alumiini (Al), boori (B) ja gallium (Ga) |
| Prosessi | |
| Kasvata vapaita elektroneja puolijohteessa. | Kasvata puolijohteessa olevia reikiä. |
| Valence Electrons | |
| Atomilla on viisi valenssielektronia. | Atomilla on kolme valenssielektronia. |
| Kovalenttinen sidos | |
| Muodostaa neljä kovalenttista sidosta puolijohteen sisään jättäen viidennen elektronin vapaaksi elektroniksi. | Muodostaa puolijohteen sisään kolme kovalenttista sidosta jättäen reiän, josta kovalenttinen sidos puuttuu. |
Yhteenveto – luovuttajan ja vastaanottajan epäpuhtaudet
Puolijohteet ovat materiaaleja, jotka johtavat ei-johtavien eristeiden ja johtavien metallien välillä. Donorit ja akseptorit ovat seostusaineita, jotka muodostavat johtavia alueita puolijohteissa. Donorin ja akseptorin seostus ovat prosesseja, jotka lisäävät puolijohteen sähkönjohtavuutta. Keskeinen ero luovuttaja- ja akseptoriepäpuhtauksien välillä on, että jaksollisen järjestelmän ryhmän III alkuaineet toimivat luovuttajaepäpuhtauksina, kun taas ryhmän V elementit toimivat vastaanottajaepäpuhtauksina.
