Ключевое различие между богатыми электронами и примесями с дефицитом электронов заключается в том, что примеси с высоким содержанием электронов легированы элементами группы 1s, такими как P и As, которые состоят из 5 валентных электронов, тогда как примеси с дефицитом электронов легированы элементами группы 13. такие как B и Al, который из 3 валентных электронов.
Термины электронно-богатые и электронодефицитные примеси относятся к полупроводниковой технологии. Полупроводники обычно ведут себя двумя способами: собственной проводимостью и внешней проводимостью. При собственной проводимости, когда подается электричество, электроны движутся за положительным зарядом или дыркой на месте отсутствующего электрона, потому что чистый кремний и германий являются плохими проводниками, имеющими сеть сильных ковалентных связей. Это заставляет кристалл проводить электричество. При внешней проводимости проводимость собственных проводников увеличивается за счет добавления соответствующего количества подходящей примеси. Мы называем этот процесс «допингом». Существует два типа методов легирования: обогащенное электронами и электронодефицитное легирование.
Что такое электронно-богатые примеси?
Примеси, богатые электронами, - это типы атомов, имеющие больше электронов, которые полезны для увеличения проводимости полупроводникового материала. Они называются полупроводниками n-типа, потому что во время этого метода легирования увеличивается количество электронов.
В этом типе полупроводника к полупроводнику добавляются атомы с пятью валентными электронами, в результате чего четыре из пяти электронов используются для образования четырех ковалентных связей с четырьмя соседними атомами кремния. Тогда пятый электрон существует как дополнительный электрон, и он становится делокализованным. Есть много делокализованных электронов, которые могут увеличить проводимость легированного кремния, тем самым увеличивая проводимость полупроводника.
Что такое электронодефицитные примеси?
Примеси, богатые электронами, представляют собой типы атомов с меньшим количеством электронов, что полезно для увеличения проводимости полупроводникового материала. Они называются полупроводниками p-типа, потому что при использовании этого метода легирования увеличивается количество дырок.
В полупроводнике этого типа атом с тремя валентными электронами добавляется к полупроводниковому материалу, заменяя атомы кремния или германия атомом примеси. Примесные атомы имеют валентные электроны, которые могут связываться с тремя другими атомами, но тогда четвертый атом остается свободным в кристалле кремния или германия. Следовательно, этот атом теперь доступен для проведения электричества.
В чем разница между электронно-богатыми и электронодефицитными примесями?
Ключевое различие между примесями, богатыми электронами, и примесями с недостатком электронов заключается в том, что примеси, богатые электронами, легированы элементами группы 1, такими как P и As, которые содержат 5 валентных электронов, тогда как примеси с недостатком электронов легированы элементами группы 13, такими как B и Al, которые содержат 3 валентных электрона. При рассмотрении роли примесных атомов в электронно-богатых примесях 4 из 5 электронов в примесном атоме используются для образования ковалентных связей с 4 соседними атомами кремния, а 5th электрон остается экстра и становится делокализованным; однако в примесях с дефицитом электронов 4th электрон решетки атома остается лишним и изолированным, что может создать электронную дырку или электронную вакансию.
В следующей таблице приведены различия между примесями, богатыми электронами, и примесями с недостатком электронов.
Резюме – Богатые электронами и примеси с дефицитом электронов
Полупроводники – это твердые тела, обладающие промежуточными свойствами между металлами и изоляторами. Эти твердые тела имеют лишь небольшую разницу в энергии между заполненной валентной зоной и пустой зоной проводимости. Примеси с высоким содержанием электронов и примеси с дефицитом электронов - это два термина, которые мы используем для описания полупроводниковых материалов. Ключевое различие между примесями с высоким содержанием электронов и примесями с дефицитом электронов заключается в том, что примеси с высоким содержанием электронов легированы элементами группы 1s, такими как P и As, которые содержат 5 валентных электронов, тогда как примеси с дефицитом электронов легированы элементами группы 13, такими как B и Al, который содержит 3 валентных электрона.
