الاختلاف الرئيسي بين شوائب المتبرع والمقبول هو أن العناصر الموجودة في المجموعة الخامسة من الجدول الدوري تعمل عادةً كشوائب مانحة بينما تعمل العناصر في المجموعة الثالثة عادةً كشوائب متقبلة.
المنشطات هي العملية التي تضيف الشوائب إلى أشباه الموصلات. المنشطات مهمة في زيادة موصلية أشباه الموصلات. هناك نوعان رئيسيان من المنشطات ، وهما تعاطي المنشطات من قبل المتبرعين وتعاطي المنشطات. تضيف منشطات المتبرع شوائب إلى المتبرع بينما تضيف المنشطات المستقبلة شوائب إلى المتلقي.
ما هي شوائب المتبرعين؟
شوائب المتبرع هي العناصر المضافة إلى المتبرع لزيادة التوصيل الكهربائي لهذا المتبرع. العناصر الموجودة في المجموعة الخامسة من الجدول الدوري هي الشوائب المشتركة للمانحين. المتبرع هو ذرة أو مجموعة ذرات يمكن أن تشكل مناطق من النوع n عند إضافتها إلى أشباه الموصلات. مثال شائع هو السيليكون (Si)
الشكل 1: وجود متبرع في شبكة سيليكون
عناصر المجموعة V التي غالبًا ما تكون بمثابة شوائب مانحة تشمل الزرنيخ (As) والفوسفور (P) والبزموت (Bi) والأنتيمون (Sb). تحتوي هذه العناصر على خمسة إلكترونات في غلافها الإلكتروني الخارجي (يوجد خمسة إلكترونات تكافؤ).عند إضافة إحدى هذه الذرات إلى مانح مثل السيليكون ، تحل الشوائب محل ذرة السيليكون ، وتشكل أربع روابط تساهمية. ولكن ، يوجد الآن إلكترون حر نظرًا لوجود خمسة إلكترونات تكافؤ. لذلك ، يبقى هذا الإلكترون كإلكترون حر ، مما يزيد من موصلية أشباه الموصلات. علاوة على ذلك ، فإن عدد ذرات الشوائب يحدد عدد الإلكترونات الحرة الموجودة في المتبرع.
ما هي الشوائب المقبولة؟
الشوائب المقبولة هي العناصر المضافة إلى المستقبل لزيادة التوصيل الكهربائي لهذا المستقبل. العناصر في المجموعة الثالثة شائعة كشوائب متقبلة. تشتمل العناصر في المجموعة الثالثة على الألومنيوم (Al) والبورون (B) والغاليوم (Ga). المستقبِل هو مادة شائبة تشكل مناطق من النوع p عند إضافتها إلى أشباه الموصلات. تحتوي هذه الذرات على ثلاثة إلكترونات تكافؤ في غلافها الإلكتروني الخارجي.
الشكل 2: وجود متقبل في شبكة سيليكون
عند إضافة إحدى ذرات الشوائب مثل الألومنيوم إلى متقبل ، فإنها تحل محل ذرات السيليكون في أشباه الموصلات. قبل هذه الإضافة ، تحتوي ذرة السيليكون على أربعة روابط تساهمية حولها. عندما يتخذ الألمنيوم موقع السيليكون ، تشكل ذرة الألمنيوم ثلاثة روابط تساهمية فقط ، والتي بدورها تؤدي إلى فقدان الرابطة التساهمية. هذا يخلق نقطة شاغرة أو حفرة. ومع ذلك ، فإن هذه الثقوب مفيدة في توصيل الكهرباء. عندما يزداد عدد ذرات الشوائب المضافة ، يزداد أيضًا عدد الثقوب الموجودة في أشباه الموصلات. هذه الإضافة ، بدورها ، تزيد من الموصلية. بعد الانتهاء من عملية تعاطي المنشطات ، تصبح أشباه الموصلات أشباه موصلات خارجية.
ما هو الفرق بين الشوائب المانحة والمقبولة؟
شوائب المتبرع مقابل المتقبل |
|
| شوائب المتبرع هي العناصر المضافة إلى المتبرع لزيادة التوصيل الكهربائي لهذا المتبرع. | الشوائب المقبولة هي العناصر المضافة إلى متقبل لزيادة التوصيل الكهربائي لهذا المستقبل. |
| شوائب شائعة | |
| عناصر المجموعة الخامسة | عناصر المجموعة الثالثة |
| أمثلة على الشوائب | |
| الزرنيخ (As) ، الفوسفور (P) ، البزموت (Bi) ، والأنتيمون (Sb). | الألومنيوم (Al) ، البورون (B) ، والغاليوم (Ga) |
| العملية | |
| زيادة الإلكترونات الحرة في أشباه الموصلات. | زيادة الثقوب الموجودة في أشباه الموصلات. |
| Valence Electrons | |
| تحتوي الذرات على خمسة إلكترونات تكافؤ. | تحتوي الذرات على ثلاثة إلكترونات تكافؤ. |
| الترابط التساهمي | |
| يشكل أربعة روابط تساهمية داخل أشباه الموصلات ، تاركًا الإلكترون الخامس كإلكترون حر. | يشكل ثلاثة روابط تساهمية داخل أشباه الموصلات ، تاركًا فجوة حيث تكون الرابطة التساهمية مفقودة. |
ملخص - شوائب المتبرع مقابل المتقبل
أشباه الموصلات هي المواد الموصلة بين عازل غير موصل ومعادن موصلة.المانحون والمتقبلون هم dopants التي تشكل مناطق موصلة في أشباه الموصلات. إن تعاطي المنشطات من المتبرع والمقبل هي عمليات تزيد من التوصيل الكهربائي لأشباه الموصلات. يتمثل الاختلاف الرئيسي بين شوائب المتبرع والمقبول في أن العناصر الموجودة في المجموعة الثالثة من الجدول الدوري تعمل كشوائب مانحة بينما تعمل العناصر في المجموعة الخامسة كشوائب متقبلة.
