Het belangrijkste verschil tussen elektronenrijke en elektronendeficiënte onzuiverheden is dat elektronenrijke onzuiverheden worden gedoteerd met groep 1s-elementen zoals P en As, die bestaan uit 5 valentie-elektronen, terwijl elektron-deficiënte onzuiverheden worden gedoteerd met groep 13-elementen zoals B en Al, welke van 3 valentie-elektronen.
De termen elektronenrijke en elektronendeficiënte onzuiverheden vallen onder halfgeleidertechnologie. Halfgeleiders gedragen zich meestal op twee manieren: intrinsieke geleiding en extrinsieke geleiding. Bij intrinsieke geleiding, wanneer elektriciteit wordt geleverd, bewegen de elektronen achter een positieve lading of gat op de plaats van een ontbrekend elektron, omdat puur silicium en germanium slechte geleiders zijn met een netwerk van sterke covalente bindingen. Hierdoor geleidt het kristal elektriciteit. Bij extrinsieke geleiding wordt de geleidbaarheid van intrinsieke geleiders verhoogd door toevoeging van een geschikte hoeveelheid geschikte onzuiverheid. Dit proces noemen we doping. De twee soorten dopingmethoden zijn elektronenrijke en elektronendeficiënte doping.
Wat zijn elektronenrijke onzuiverheden?
Elektronenrijke onzuiverheden zijn soorten atomen met meer elektronen die nuttig zijn bij het verhogen van de geleidbaarheid van halfgeleidermateriaal. Deze worden n-type halfgeleiders genoemd omdat het aantal elektronen tijdens deze dopingtechniek toeneemt.
In dit type halfgeleider worden atomen met vijf valentie-elektronen aan de halfgeleider toegevoegd, waardoor vier van de vijf elektronen worden gebruikt bij de vorming van vier covalente bindingen met vier aangrenzende siliciumatomen. Dan bestaat het vijfde elektron als een extra elektron en wordt het gedelokaliseerd. Er zijn veel gedelokaliseerde elektronen die de geleidbaarheid van gedoteerd silicium kunnen verhogen, waardoor de geleidbaarheid van de halfgeleider toeneemt.
Wat zijn elektronendeficiënte onzuiverheden?
Elektronenrijke onzuiverheden zijn soorten atomen met minder elektronen, wat nuttig is bij het verhogen van de geleidbaarheid van halfgeleidermateriaal. Deze worden p-type halfgeleiders genoemd omdat het aantal gaten tijdens deze dopingtechniek wordt vergroot.
In dit type halfgeleider wordt een atoom met drie valentie-elektronen toegevoegd aan het halfgeleidermateriaal, waarbij de silicium- of germaniumatomen worden vervangen door het onzuiverheidsatoom. Onzuiverheidsatomen hebben valentie-elektronen die bindingen kunnen maken met drie andere atomen, maar dan blijft het vierde atoom vrij in het kristal van silicium of germanium. Daarom is dit atoom nu beschikbaar voor het geleiden van elektriciteit.
Wat is het verschil tussen onzuiverheden die rijk zijn aan elektronen en onzuiverheden met een tekort aan elektronen?
Het belangrijkste verschil tussen onzuiverheden die rijk zijn aan elektronen en onzuiverheden met een tekort aan elektronen is dat onzuiverheden die rijk zijn aan elektronen zijn gedoteerd met elementen van groep 1 zoals P en As die 5 valentie-elektronen bevatten, terwijl onzuiverheden met een tekort aan elektronen zijn gedoteerd met elementen van groep 13, zoals B en Al die 3 valentie-elektronen bevatten. Als we kijken naar de rol van onzuiverheidsatomen, in elektronenrijke onzuiverheden, worden 4 van de 5 elektronen in het onzuiverheidsatoom gebruikt bij het vormen van covalente bindingen met 4 naburige siliciumatomen, en het 5th elektron blijft extra en wordt gedelokaliseerd; in elektronendeficiënte onzuiverheden blijft het 4e elektron van het roosteratoom extra en geïsoleerd, wat een elektrongat of elektronvacature kan creëren.
De volgende tabel geeft een overzicht van het verschil tussen onzuiverheden die rijk zijn aan elektronen en onzuiverheden met een tekort aan elektronen.
Samenvatting – Electron Rich vs Electron Deficiënte onzuiverheden
Halfgeleiders zijn vaste stoffen met eigenschappen die tussen metalen en isolatoren liggen. Deze vaste stoffen hebben slechts een klein verschil in energie tussen de gevulde valentieband en de lege geleidingsband. Elektronenrijke onzuiverheden en elektronendeficiënte onzuiverheden zijn twee termen die we gebruiken om halfgeleidermaterialen te beschrijven. Het belangrijkste verschil tussen elektronenrijke en elektronendeficiënte onzuiverheden is dat elektronenrijke onzuiverheden zijn gedoteerd met groep 1s-elementen zoals P en As die 5 valentie-elektronen bevatten, terwijl elektron-deficiënte onzuiverheden zijn gedoteerd met groep 13-elementen zoals B en Al die bevat 3 valentie-elektronen.
