Verschil tussen donor en acceptor onzuiverheden

Het belangrijkste verschil tussen donor- en acceptorverontreinigingen is dat de elementen in groep V van het periodiek systeem typisch werken als donoronzuiverheden, terwijl elementen in groep III typisch werken als acceptorverontreinigingen..

Doping is het proces dat onzuiverheden aan een halfgeleider toevoegt. Doping is belangrijk bij het verhogen van de geleidbaarheid van de halfgeleider. Er zijn twee hoofdvormen van doping en dit zijn donor-doping en acceptordoping. Donordotering voegt onzuiverheden aan de donor toe, terwijl de doping door de acceptor onzuiverheden aan de acceptor toevoegt.

INHOUD

1. Overzicht en belangrijkste verschil
2. Wat zijn Donorvervuilers
3. Wat zijn Acceptoronzuiverheden
4. Vergelijking zij aan zij - Donor vs Acceptor Verontreinigingen in tabelvorm
5. Samenvatting

Wat zijn Donorvervuilers?

Donorverontreinigingen zijn de elementen die aan een donor worden toegevoegd om de elektrische geleiding van die donor te vergroten. De elementen in groep V van het periodiek systeem zijn de gemeenschappelijke donoronzuiverheden. Een donor is een atoom of een groep van atomen die n-type gebieden kunnen vormen wanneer ze aan een halfgeleider worden toegevoegd. Een bekend voorbeeld is een silicium (Si).

Figuur 1: Aanwezigheid van een donor in een siliconenrooster

De elementen van groep V die vaak dienen als donoronzuiverheden omvatten arseen (As), fosfor (P), bismut (Bi) en antimoon (Sb). Deze elementen hebben vijf elektronen in hun buitenste elektronenschil (er zijn vijf valentie-elektronen). Wanneer een van deze atomen aan een donor zoals silicium wordt toegevoegd, vervangt de onzuiverheid het siliciumatoom en vormt het vier covalente bindingen. Maar nu is er een vrij elektron omdat er vijf valentie-elektronen waren. Daarom blijft dit elektron als een vrij elektron, wat de geleidbaarheid van de halfgeleider verhoogt. Bovendien bepaalt het aantal onzuiverheidsatomen het aantal vrije elektronen dat in de donor aanwezig is.

Wat zijn Acceptoronzuiverheden?

Acceptorverontreinigingen zijn de elementen die aan een acceptor zijn toegevoegd om de elektrische geleidbaarheid van die acceptor te vergroten. De elementen in groep III zijn gebruikelijk als acceptorverontreinigingen. De elementen in groep III omvatten aluminium (Al), boor (B) en gallium (Ga). Een acceptor is een doteermiddel dat p-type gebieden vormt wanneer het wordt toegevoegd aan een halfgeleider. Deze atomen hebben drie valentie-elektronen in hun buitenste elektronenschillen.

Figuur 2: Aanwezigheid van een acceptor in een siliciumrooster

Wanneer een van de onzuiverheidsatomen zoals aluminium aan een acceptor wordt toegevoegd, vervangt deze de siliciumatomen in de halfgeleider. Vóór deze toevoeging heeft het siliciumatoom vier covalente bindingen eromheen. Wanneer aluminium de positie van silicium inneemt, vormt het aluminiumatoom slechts drie covalente bindingen, wat op zijn beurt resulteert in een ontbrekende covalente binding. Dit creëert een leeg punt of een gat. Deze gaten zijn echter handig bij het geleiden van elektriciteit. Wanneer het aantal toegevoegde onzuiverheidsatomen toeneemt, neemt ook het aantal gaten in de halfgeleider toe. Deze toevoeging verhoogt op zijn beurt de geleidbaarheid. Na het voltooien van het doteringsproces, wordt de halfgeleider een extrinsieke halfgeleider.

Wat is het verschil tussen donor en acceptor onzuiverheden?

Donor vs Acceptor onzuiverheden
Donor onzuiverheden zijn de elementen toegevoegd aan een donor om de elektrische geleiding van die donor te vergroten.	Acceptor onzuiverheden zijn de elementen toegevoegd aan een acceptor om de elektrische geleidbaarheid van die acceptor te vergroten.
Veel voorkomende onzuiverheden
Groep V-elementen	Groep III elementen
Voorbeelden van onzuiverheden
Arseen (As), fosfor (P), bismut (Bi) en antimoon (Sb).	Aluminium (Al), boor (B) en gallium (Ga)
Werkwijze
Vergroot de vrije elektronen in de halfgeleider.	Vergroot de gaten in de halfgeleider.
Valentie-elektronen
Atomen hebben vijf valentie-elektronen.	Atomen hebben drie valentie-elektronen.
Covalente binding
Vormt vier covalente bindingen in de halfgeleider en laat het vijfde elektron vrij als een elektron.	Vormt drie covalente bindingen in de halfgeleider en laat een gat achter waar een covalente binding ontbreekt.

Samenvatting - Donor vs Acceptor onzuiverheden

Halfgeleiders zijn de materialen die geleidend zijn tussen een isolator die geen geleiders zijn en metalen die geleiders zijn. Donors en acceptors zijn doteermiddelen die geleidende gebieden in halfgeleiders vormen. De dotering van donor en acceptor zijn processen die de elektrische geleidbaarheid van de halfgeleider verhogen. Het belangrijkste verschil tussen donor- en acceptorverontreinigingen is dat de elementen in groep III van het periodiek systeem fungeren als donoronzuiverheden, terwijl elementen in groep V werken als acceptorverontreinigingen..

Referentie:

1. "Verschil tussen donor en acceptor onzuiverheden in halfgeleider." Physicsabout.com, 23 december 2017, Beschikbaar Hier.
2. Donor en acceptor onzuiverheden in halfgeleider. Beschikbaar Hier.
3. "Acceptor (Semiconductors)." Wikipedia, Wikimedia Foundation, 3 maart 2018, Beschikbaar Hier.
4. "Donor (Semiconductors)." Wikipedia, Wikimedia Foundation, 17 februari 2018, Beschikbaar Hier.

Afbeelding met dank aan:

1. "Acceptant in Si-rooster" door Karolkalna op de Engelse Wikipedia, (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia
2. "Donor in Si-rooster" door Karolkalna op de Engelse Wikipedia (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia