Unterschied zwischen Donor- und Akzeptor-Verunreinigungen

Der Hauptunterschied zwischen Donor- und Akzeptor-Verunreinigungen besteht darin, dass die Elemente in der Gruppe V des Periodensystems typischerweise als Donor-Verunreinigungen wirken, während Elemente in der Gruppe III typischerweise als Akzeptor-Verunreinigungen wirken.

Dotieren ist der Prozess, bei dem einem Halbleiter Verunreinigungen hinzugefügt werden. Das Dotieren ist wichtig, um die Leitfähigkeit des Halbleiters zu erhöhen. Es gibt zwei Hauptformen des Dopings, und dies sind Donor-Doping und Akzeptor-Doping. Das Donordotieren fügt dem Donor Verunreinigungen hinzu, während das Akzeptordotieren dem Akzeptor Verunreinigungen hinzufügt.

INHALT

1. Übersicht und Schlüsseldifferenz
2. Was sind Donor Unreinheiten?
3. Was sind Akzeptorverunreinigungen?
4. Nebeneinander-Vergleich - Donor- und Akzeptorverunreinigungen in Tabellenform
5. Zusammenfassung

Was sind Donor Unreinheiten??

Donorverunreinigungen sind die Elemente, die einem Donor hinzugefügt werden, um die elektrische Leitfähigkeit dieses Donors zu erhöhen. Die Elemente in der Gruppe V des Periodensystems sind die üblichen Donorverunreinigungen. Ein Donor ist ein Atom oder eine Gruppe von Atomen, die n-Typ-Regionen bilden können, wenn sie einem Halbleiter hinzugefügt werden. Ein bekanntes Beispiel ist ein Silizium (Si).

Abbildung 1: Anwesenheit eines Spenders in einem Silikongitter

Zu den Elementen der Gruppe V, die häufig als Donorverunreinigungen dienen, gehören Arsen (As), Phosphor (P), Wismut (Bi) und Antimon (Sb). Diese Elemente haben fünf Elektronen in ihrer äußersten Elektronenhülle (es gibt fünf Valenzelektronen). Wenn eines dieser Atome zu einem Donor wie Silizium hinzugefügt wird, ersetzt die Verunreinigung das Siliziumatom und bildet vier kovalente Bindungen. Aber jetzt gibt es ein freies Elektron, seit es fünf Valenzelektronen gab. Daher bleibt dieses Elektron als freies Elektron, was die Leitfähigkeit des Halbleiters erhöht. Darüber hinaus bestimmt die Anzahl der Fremdatome die Anzahl der im Donor vorhandenen freien Elektronen.

Was sind Akzeptorverunreinigungen??

Akzeptorverunreinigungen sind die einem Akzeptor hinzugefügten Elemente, um die elektrische Leitfähigkeit dieses Akzeptors zu erhöhen. Die Elemente in der Gruppe III sind häufig als Akzeptorverunreinigungen. Die Elemente in Gruppe III umfassen Aluminium (Al), Bor (B) und Gallium (Ga). Ein Akzeptor ist ein Dotierstoff, der p-Typ-Bereiche bildet, wenn er einem Halbleiter hinzugefügt wird. Diese Atome haben drei Valenzelektronen in ihren äußersten Elektronenhüllen.

Abbildung 2: Anwesenheit eines Akzeptors in einem Siliziumgitter

Wenn zu einem Akzeptor eines der Fremdatome wie Aluminium hinzugefügt wird, ersetzt es die Siliciumatome im Halbleiter. Vor dieser Zugabe hat das Siliciumatom vier kovalente Bindungen. Wenn Aluminium die Position von Silizium einnimmt, bildet das Aluminiumatom nur drei kovalente Bindungen, was wiederum zu einer fehlenden kovalenten Bindung führt. Dies erzeugt einen freien Punkt oder ein Loch. Diese Löcher sind jedoch nützlich beim Leiten von Elektrizität. Wenn die Anzahl der hinzugefügten Verunreinigungsatome zunimmt, nimmt auch die Anzahl der in dem Halbleiter vorhandenen Löcher zu. Dieser Zusatz erhöht wiederum die Leitfähigkeit. Nach Beendigung des Dotierungsprozesses wird der Halbleiter zu einem extrinsischen Halbleiter.

Was ist der Unterschied zwischen Donor- und Akzeptor-Verunreinigungen??

Donor vs. Akzeptor Unreinheiten
Donor Verunreinigungen sind die Elemente, die einem Donor hinzugefügt werden, um die elektrische Leitfähigkeit dieses Donors zu erhöhen.	Akzeptorverunreinigungen sind die Elemente, die einem Akzeptor hinzugefügt werden, um die elektrische Leitfähigkeit dieses Akzeptors zu erhöhen.
Häufige Verunreinigungen
Elemente der Gruppe V	Elemente der Gruppe III
Beispiele für Verunreinigungen
Arsen (As), Phosphor (P), Wismut (Bi) und Antimon (Sb).	Aluminium (Al), Bor (B) und Gallium (Ga)
Verarbeiten
Erhöhen Sie die freien Elektronen im Halbleiter.	Erhöhen Sie die Löcher im Halbleiter.
Valenzelektronen
Atome haben fünf Valenzelektronen.	Atome haben drei Valenzelektronen.
Kovalente Bindung
Bildet vier kovalente Bindungen im Halbleiter und lässt das fünfte Elektron als freies Elektron übrig.	Bildet drei kovalente Bindungen im Halbleiter und hinterlässt ein Loch, in dem eine kovalente Bindung fehlt.

Zusammenfassung - Donor vs Acceptor Unreinheiten

Halbleiter sind die Materialien, die zwischen einem Isolator, der Nichtleiter ist, und Metallen, die Leiter sind, leitfähig sind. Donoren und Akzeptoren sind Dotierstoffe, die leitfähige Bereiche in Halbleitern bilden. Die Dotierung von Donor und Akzeptor sind Prozesse, die die elektrische Leitfähigkeit des Halbleiters erhöhen. Der Hauptunterschied zwischen Donor- und Akzeptor-Verunreinigungen besteht darin, dass die Elemente der Gruppe III des Periodensystems als Donor-Verunreinigungen wirken, während Elemente der Gruppe V als Akzeptor-Verunreinigungen wirken.

Referenz:

1. „Unterschied zwischen Donor- und Akzeptorverunreinigungen in Halbleitern.“ Physicsabout.com, 23. Dezember 2017, Hier verfügbar.
2. Donor- und Akzeptorverunreinigungen in Halbleitern. Hier verfügbar.
3. „Akzeptor (Halbleiter)“. Wikipedia, Wikimedia Foundation, 3. März 2018, Hier verfügbar.
4. „Spender (Halbleiter)“. Wikipedia, Wikimedia Foundation, 17. Februar 2018, Hier verfügbar.

Bildhöflichkeit:

1. „Akzeptor im Si-Gitter“ Von Karolkalna in der englischen Wikipedia, (CC BY-SA 3.0) über Commons Wikimedia
2. „Donor in Si-Gitter“ Von Karolkalna in der englischen Wikipedia (CC BY-SA 3.0) über Commons Wikimedia