Der Hauptunterschied zwischen Donor- und Akzeptor-Verunreinigungen besteht darin, dass die Elemente der Gruppe V des Periodensystems typischerweise als Donator-Verunreinigungen wirken, während Elemente der Gruppe III typischerweise als Akzeptor-Verunreinigungen wirken.
Doping ist der Prozess, der einem Halbleiter Verunreinigungen hinzufügt. Das Dotieren ist wichtig, um die Leitfähigkeit des Halbleiters zu erhöhen. Es gibt zwei Hauptformen des Dopings, das Spenderdoping und das Akzeptordoping. Die Donor-Dotierung fügt dem Donor Verunreinigungen hinzu, während die Akzeptor-Dotierung dem Akzeptor Verunreinigungen hinzufügt.
Was sind Spenderverunreinigungen?
Donorverunreinigungen sind die Elemente, die einem Donor hinzugefügt werden, um die elektrische Leitfähigkeit dieses Donors zu erhöhen. Die Elemente der Gruppe V des Periodensystems sind die üblichen Donorverunreinigungen. Ein Donator ist ein Atom oder eine Gruppe von Atomen, die n-Typ-Bereiche bilden können, wenn sie einem Halbleiter hinzugefügt werden. Ein gängiges Beispiel ist Silizium (Si).
Abbildung 1: Vorhandensein 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, da es fünf Valenzelektronen gab. Daher bleibt dieses Elektron ein freies Elektron, was die Leitfähigkeit des Halbleiters erhöht. Außerdem bestimmt die Anzahl der Fremdatome die Anzahl der im Donor vorhandenen freien Elektronen.
Was sind Akzeptorverunreinigungen?
Akzeptorverunreinigungen sind die Elemente, die einem Akzeptor hinzugefügt werden, um die elektrische Leitfähigkeit dieses Akzeptors zu erhöhen. Die Elemente der Gruppe III sind als Akzeptorverunreinigungen üblich. Zu den Elementen der Gruppe III gehören Aluminium (Al), Bor (B) und Gallium (Ga). Ein Akzeptor ist ein Dotierstoff, der p-Bereiche bildet, wenn er zu einem Halbleiter hinzugefügt wird. Diese Atome haben drei Valenzelektronen in ihren äußersten Elektronenschalen.
Abbildung 2: Vorhandensein eines Akzeptors in einem Siliziumgitter
Wenn eines der Fremdatome wie Aluminium zu einem Akzeptor hinzugefügt wird, ersetzt es die Siliziumatome im Halbleiter. Vor dieser Addition hat das Siliziumatom vier kovalente Bindungen um sich herum. Wenn Aluminium die Position von Silizium einnimmt, bildet das Aluminiumatom nur drei kovalente Bindungen, was wiederum zu einer fehlenden kovalenten Bindung führt. Dadurch entsteht eine freie Stelle oder ein Loch. Diese Löcher sind jedoch beim Leiten von Elektrizität nützlich. Wenn die Anzahl der hinzugefügten Verunreinigungsatome zunimmt, nimmt auch die Anzahl der im Halbleiter vorhandenen Löcher zu. Dieser Zusatz erhöht wiederum die Leitfähigkeit. Nach Abschluss des Dotierungsprozesses wird der Halbleiter zum Fremdhalbleiter.
Was ist der Unterschied zwischen Donor- und Akzeptor-Verunreinigungen?
Donor- vs. Akzeptor-Verunreinigungen |
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| Donorverunreinigungen sind die Elemente, die einem Donor hinzugefügt werden, um die elektrische Leitfähigkeit dieses Donors zu erhöhen. | Akzeptorverunreinigungen sind Elemente, die einem Akzeptor hinzugefügt werden, um die elektrische Leitfähigkeit dieses Akzeptors zu erhöhen. |
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Übliche 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) |
| Bearbeiten | |
| Erhöhung der freien Elektronen im Halbleiter. | Die im Halbleiter vorhandenen Löcher vergrößern. |
| Valenzelektronen | |
| Atome haben fünf Valenzelektronen. | Atome haben drei Valenzelektronen. |
| Kovalente Bindung | |
| Bildet vier kovalente Bindungen innerhalb des Halbleiters, wobei das fünfte Elektron als freies Elektron zurückbleibt. | Bildet drei kovalente Bindungen innerhalb des Halbleiters und hinterlässt ein Loch, wo eine kovalente Bindung fehlt. |
Zusammenfassung – Donor- vs. Akzeptor-Verunreinigungen
Halbleiter sind die Materialien, die zwischen einem Isolator, der Nichtleiter ist, und Metallen, die Leiter sind, leitend sind. Donatoren und Akzeptoren sind Dotierstoffe, die leitfähige Bereiche in Halbleitern bilden. Die Dotierung von Donator und Akzeptor sind Prozesse, die die elektrische Leitfähigkeit des Halbleiters erhöhen. Der Hauptunterschied zwischen Donor- und Akzeptorverunreinigungen besteht darin, dass die Elemente der Gruppe III des Periodensystems als Donorverunreinigungen fungieren, während Elemente der Gruppe V als Akzeptorverunreinigungen wirken.
