Nøgleforskellen mellem donor- og acceptorurenheder er, at grundstofferne i gruppe V i det periodiske system typisk fungerer som donorurenheder, mens elementer i gruppe III typisk fungerer som acceptorurenheder.
Doping er den proces, der tilføjer urenheder til en halvleder. Doping er vigtigt for at øge ledningsevnen af halvlederen. Der er to hovedformer for doping, og de er donordoping og acceptordoping. Donordoping tilføjer urenheder til donoren, hvorimod acceptordoping tilføjer urenheder til acceptoren.
Hvad er donorurenheder?
Donorurenheder er de elementer, der føjes til en donor for at øge den pågældende donors elektriske ledningsevne. Grundstofferne i gruppe V i det periodiske system er de almindelige donorurenheder. En donor er et atom eller en gruppe af atomer, der kan danne n-type områder, når de føjes til en halvleder. Et almindeligt eksempel er et silicium (Si).
Figur 1: Tilstedeværelse af en donor i et silikonegitter
Gruppe V-elementerne, der ofte tjener som donorurenheder, omfatter arsen (As), fosfor (P), bismuth (Bi) og antimon (Sb). Disse grundstoffer har fem elektroner i deres yderste elektronskal (der er fem valenselektroner). Når et af disse atomer tilsættes til en donor såsom silicium, erstatter urenheden siliciumatomet og danner fire kovalente bindinger. Men nu er der en fri elektron, da der var fem valenselektroner. Derfor forbliver denne elektron som en fri elektron, hvilket øger ledningsevnen af halvlederen. Desuden bestemmer antallet af urenhedsatomer antallet af frie elektroner, der er til stede i donoren.
Hvad er acceptorurenheder?
Acceptorurenheder er de elementer, der føjes til en acceptor for at øge den elektriske ledningsevne af denne acceptor. Grundstofferne i gruppe III er almindelige som acceptorurenheder. Grundstofferne i gruppe III omfatter aluminium (Al), bor (B) og gallium (Ga). En acceptor er et dopingmiddel, som danner p-type områder, når det føjes til en halvleder. Disse atomer har tre valenselektroner i deres yderste elektronskaller.
Figur 2: Tilstedeværelse af en acceptor i et siliciumgitter
Når der tilføjes et af urenhedsatomerne, såsom aluminium, til en acceptor, erstatter det siliciumatomerne i halvlederen. Før denne tilføjelse har siliciumatomet fire kovalente bindinger omkring sig. Når aluminium indtager positionen som silicium, danner aluminiumatomet kun tre kovalente bindinger, hvilket igen resulterer i en manglende kovalent binding. Dette skaber et ledigt punkt eller et hul. Disse huller er dog nyttige til at lede elektricitet. Når antallet af tilføjede urenhedsatomer stiger, øges antallet af huller i halvlederen også. Denne tilføjelse øger til gengæld ledningsevnen. Efter afslutningen af dopingprocessen bliver halvlederen en ydre halvleder.
Hvad er forskellen mellem donor- og acceptorurenheder?
Donor vs Acceptor Urenheder |
|
| Donorurenheder er de elementer, der føjes til en donor for at øge den pågældende donors elektriske ledningsevne. | Acceptorurenheder er de elementer, der føjes til en acceptor for at øge den pågældende acceptors elektriske ledningsevne. |
|
Almindelige urenheder | |
| Gruppe V-elementer | Gruppe III-elementer |
| Eksempler på urenheder | |
| Arsen (As), fosfor (P), vismut (Bi) og antimon (Sb). | Aluminium (Al), bor (B) og gallium (Ga) |
| Process | |
| Forøg de frie elektroner i halvlederen. | Forøg hullerne i halvlederen. |
| Valence Electrons | |
| Atomer har fem valenselektroner. | Atomer har tre valenselektroner. |
| Covalent Bonding | |
| Danner fire kovalente bindinger inde i halvlederen og efterlader den femte elektron som en fri elektron. | Danner tre kovalente bindinger inde i halvlederen og efterlader et hul, hvor der mangler en kovalent binding. |
Oversigt – Donor vs Acceptor Urenheder
Halvledere er de materialer, der er ledende mellem en isolator, der er ikke-ledere, og metaller, der er ledere. Donorer og acceptorer er dopingmidler, der danner ledende områder i halvledere. Doping af donor og acceptor er processer, der øger den elektriske ledningsevne af halvlederen. Den vigtigste forskel mellem donor- og acceptorurenheder er, at grundstofferne i gruppe III i det periodiske system fungerer som donorurenheder, mens elementer i gruppe V fungerer som acceptorurenheder.
