La differenza fondamentale tra le impurità del donatore e dell'accettore è che gli elementi nel gruppo V della tavola periodica agiscono tipicamente come impurità del donatore mentre gli elementi del gruppo III agiscono tipicamente come impurità dell'accettore.
Il doping è il processo che aggiunge impurità a un semiconduttore. Il doping è importante per aumentare la conduttività del semiconduttore. Esistono due forme principali di doping e sono il doping dei donatori e il doping dell'accettore. Il doping del donatore aggiunge impurità al donatore mentre il doping dell'accettore aggiunge impurità all'accettore.
Cosa sono le impurità dei donatori?
Le impurità del donatore sono gli elementi aggiunti a un donatore per aumentare la conduttività elettrica di quel donatore. Gli elementi del gruppo V della tavola periodica sono le impurità comuni del donatore. Un donatore è un atomo o un gruppo di atomi che possono formare regioni di tipo n quando aggiunti a un semiconduttore. Un esempio comune è un silicio (Si).
Figura 1: Presenza di un donatore in un reticolo di silicone
Gli elementi del gruppo V che spesso fungono da impurità del donatore includono arsenico (As), fosforo (P), bismuto (Bi) e antimonio (Sb). Questi elementi hanno cinque elettroni nel loro guscio elettronico più esterno (ci sono cinque elettroni di valenza). Quando viene aggiunto uno di questi atomi a un donatore come il silicio, l'impurità sostituisce l'atomo di silicio, formando quattro legami covalenti. Ma ora c'è un elettrone libero poiché c'erano cinque elettroni di valenza. Pertanto, questo elettrone rimane come un elettrone libero, il che aumenta la conduttività del semiconduttore. Inoltre, il numero di atomi di impurità determina il numero di elettroni liberi presenti nel donatore.
Cosa sono le impurità dell'accettore?
Le impurità dell'accettore sono gli elementi aggiunti a un accettore per aumentare la conduttività elettrica di quell'accettore. Gli elementi del gruppo III sono comuni come impurità accettori. Gli elementi del gruppo III includono alluminio (Al), boro (B) e gallio (Ga). Un accettore è un drogante che forma regioni di tipo p quando viene aggiunto a un semiconduttore. Questi atomi hanno tre elettroni di valenza nei loro gusci di elettroni più esterni.
Figura 2: Presenza di un accettore in un reticolo di silicio
Quando viene aggiunto uno degli atomi di impurità come l'alluminio a un accettore, sostituisce gli atomi di silicio nel semiconduttore. Prima di questa aggiunta, l'atomo di silicio ha quattro legami covalenti attorno ad esso. Quando l'alluminio assume la posizione del silicio, l'atomo di alluminio forma solo tre legami covalenti, che a loro volta si traducono in un legame covalente mancante. Questo crea un punto vuoto o un buco. Tuttavia, questi fori sono utili per condurre l'elettricità. Quando il numero di atomi di impurità aggiunti aumenta, aumenta anche il numero di fori presenti nel semiconduttore. Questa aggiunta, a sua volta, aumenta la conduttività. Dopo il completamento del processo di drogaggio, il semiconduttore diventa un semiconduttore estrinseco.
Qual è la differenza tra le impurità del donatore e dell'accettore?
Impurità del donatore e dell'accettore |
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| Le impurità del donatore sono gli elementi aggiunti a un donatore per aumentare la conduttività elettrica di quel donatore. | Le impurità dell'accettore sono gli elementi aggiunti a un accettore per aumentare la conduttività elettrica di quell'accettore. |
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Impurità comuni | |
| Elementi del gruppo V | Elementi del gruppo III |
| Esempi di impurità | |
| Arsenico (As), fosforo (P), bismuto (Bi) e antimonio (Sb). | Alluminio (Al), boro (B) e gallio (Ga) |
| Processo | |
| Aumenta gli elettroni liberi nel semiconduttore. | Aumenta i fori presenti nel semiconduttore. |
| Elettroni di valenza | |
| Gli atomi hanno cinque elettroni di valenza. | Gli atomi hanno tre elettroni di valenza. |
| Legame covalente | |
| Forma quattro legami covalenti all'interno del semiconduttore, lasciando il quinto elettrone come elettrone libero. | Forma tre legami covalenti all'interno del semiconduttore, lasciando un buco in cui manca un legame covalente. |
Riepilogo – Impurità del donatore e dell'accettore
I semiconduttori sono i materiali conduttivi tra un isolante che non è conduttore e i metalli che sono conduttori. Donatori e accettori sono droganti che formano regioni conduttive nei semiconduttori. Il doping del donatore e dell'accettore sono processi che aumentano la conduttività elettrica del semiconduttore. Il differenza fondamentale tra impurità del donatore e dell'accettore è quello gli elementi nel gruppo III della tavola periodica agiscono come impurità del donatore mentre gli elementi del gruppo V agiscono come impurità dell'accettore.
