Diferencia entre las impurezas del donante y del aceptor

La adición de impurezas a un material semiconductor provoca una variación en la naturaleza conductora del material. El factor fundamental de la diferencia entre las impurezas donadoras y aceptoras es que una impureza donante dona cargas al semiconductor. Frente a una impureza aceptora acepta las cargas del material semiconductor.

Básicamente, el fenómeno de agregar impurezas a un semiconductor se conoce como dopaje. El dopaje contribuye a la conductividad del material. Hay varios factores de diferenciación entre las impurezas del donante y del aceptor que veremos en este contenido.

Gráfica comparativa

Base para la comparación Impurezas del donante Impurezas del aceptor

Definición de impureza del donante

Un dopante que tiene 5 electrones en su capa de valencia cuando se dopa con un semiconductor para aumentar su conductividad se conoce como impureza donante. Tiene la capacidad de donar un electrón adicional presente en su capa de valencia al átomo vecino. Por eso se le da el nombre de ‘donante’. Debido a la presencia de un exceso de carga negativa, forma el región de tipo n. Por lo tanto, la impureza del donante se usa para formar semiconductores de tipo n.

Se dice que los elementos del grupo V son impurezas donantes porque consisten en 5 electrones en la capa más externa. Por eso también se le conoce como impureza pentavalente.

Considere que una impureza pentavalente de arsénico (As) se dopa en una estructura de silicio puro.

Como sabemos, el arsénico tiene 5 electrones presentes en su capa de valencia. Entonces, 4 electrones de arsénico forman 4 enlaces covalentes con 4 electrones del átomo de silicio vecino como se muestra a continuación:

Pero como podemos ver, aquí está presente un electrón extra. Este electrón extra débilmente enlazado fluye libremente alrededor del cristal incluso a temperatura ambiente. El movimiento de esta carga libre dentro del cristal genera corriente. Por lo tanto, el exceso de electrones aquí se conoce como portador de carga.

Definición de impureza aceptora

Un dopante con 3 electrones en su capa de valencia, cuando se dopa con un semiconductor para aumentar su conductividad, se conoce como impureza aceptora. Tiene la capacidad por la cual puede aceptar un electrón de un átomo vecino ya que tiene una vacante de electrón. Así se llama impureza aceptora. Entonces, la presencia de un exceso de carga positiva forma la región tipo p. Por lo tanto, la impureza del aceptor se usa para formar semiconductores de tipo p.

Los elementos del grupo III se conocen como impurezas donantes porque estos elementos constan de 3 electrones en la capa de valencia. Así se conoce como impureza trivalente. Elementos como el boro, el aluminio, el indio y el galio son ejemplos de impurezas trivalentes.

Considere que un átomo de aluminio está dopado en un cristal puro de silicio:

Sabemos que el átomo de aluminio consta de 3 electrones en la capa más externa. Entonces, en este caso, 3 electrones de aluminio forman 3 enlaces covalentes con el átomo de silicio vecino. Pero existe un enlace incompleto porque hay una vacante de electrones en la estructura. Esto indica la presencia de exceso de carga positiva (es decir, hueco).

Entonces, para llenar la vacante de ese electrón y completar el enlace covalente, se libera un electrón del átomo de silicio vecino a temperatura ambiente. Este electrón ocupa el lugar vacante en el cristal dejando así la vacante de un electrón en el otro lugar. De esta manera aquí se mueve una carga positiva para llenar el lugar vacante.

Así se dice que el movimiento de carga libre crea corriente.

Diferencias clave entre las impurezas del donante y del aceptor

1. Las impurezas donantes dan su exceso de electrones presentes en su capa más externa al otro átomo de la estructura cristalina. Si bien acepta la impureza cuando se agrega a un semiconductor, acepta la carga del átomo vecino de la estructura cristalina.
2. El átomo de impureza donante consta de un total de 5 electrones en su capa de valencia. Mientras que el átomo de impureza aceptor consiste en 3 electrones en su capa de valencia.
3. Grupo V los elementos de la tabla periódica se consideran impurezas donantes debido a la presencia de electrones adicionales. Sin embargo, grupo III Los elementos de la tabla periódica se consideran impurezas aceptoras debido a la presencia de un menor número de electrones en la capa de valencia.
4. Las impurezas de los donantes también se conocen como tipo n impureza. A diferencia del aceptor, las impurezas se conocen en segundo lugar como tipo p impureza.
5. Elementos como fósforo, antimonio, bismuto, arsénico, etc. son impurezas donantes. Mientras que el boro, el galio, el aluminio, etc. son átomos de impurezas aceptoras.

Conclusión

Entonces, a partir de esta discusión, podemos concluir que se agregan impurezas para mejorar la conductividad del semiconductor. Sin embargo, el tipo de impureza añadida provoca una variación en el tipo de portadores de carga responsables de la conducción.

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