Différence entre les impuretés donneur et accepteur

La principale différence entre les impuretés donneur et accepteur réside dans le fait que les éléments du groupe V du tableau périodique servent généralement d'impuretés donneuses, tandis que les éléments du groupe III agissent typiquement comme impuretés accepteurs..

Le dopage est le processus qui ajoute des impuretés à un semi-conducteur. Le dopage est important pour augmenter la conductivité du semi-conducteur. Il existe deux formes principales de dopage: le dopage donneur et le dopage accepteur. Le dopage par donneur ajoute des impuretés au donneur tandis que le dopage par accepteur ajoute des impuretés à l'accepteur.

CONTENU

1. Vue d'ensemble et différence clé
2. Quelles sont les impuretés des donneurs
3. Quelles sont les impuretés de l'accepteur
4. Comparaison côte à côte - Impuretés du donneur et de l'accepteur sous forme tabulaire
5. Résumé

Quelles sont les impuretés des donneurs?

Les impuretés des donneurs sont les éléments ajoutés à un donneur pour augmenter la conductivité électrique de ce donneur. Les éléments du groupe V du tableau périodique sont les impuretés communes des donneurs. Un donneur est un atome ou un groupe d'atomes pouvant former des régions de type n lorsqu'il est ajouté à un semi-conducteur. Un exemple courant est un silicium (Si).

Figure 1: Présence d'un donneur dans un réseau en silicone

Les éléments du groupe V qui servent souvent d'impuretés donneuses incluent l'arsenic (As), le phosphore (P), le bismuth (Bi) et l'antimoine (Sb). Ces éléments ont cinq électrons dans leur couche externe (il y a cinq électrons de valence). Lorsque l'un de ces atomes est ajouté à un donneur tel que le silicium, l'impureté remplace l'atome de silicium, formant quatre liaisons covalentes. Mais, maintenant, il y a un électron libre puisqu'il y avait cinq électrons de valence. Par conséquent, cet électron reste comme un électron libre, ce qui augmente la conductivité du semi-conducteur. De plus, le nombre d'atomes d'impuretés détermine le nombre d'électrons libres présents dans le donneur.

Quelles sont les impuretés de l'accepteur?

Les impuretés de l'accepteur sont les éléments ajoutés à un accepteur pour augmenter la conductivité électrique de cet accepteur. Les éléments du groupe III sont communs en tant qu’impuretés accepteurs. Les éléments du groupe III comprennent l’aluminium (Al), le bore (B) et le gallium (Ga). Un accepteur est un dopant qui forme des régions de type p lorsqu'il est ajouté à un semi-conducteur. Ces atomes ont trois électrons de valence dans leurs couches externes.

Figure 2: Présence d'un accepteur dans un réseau de silicium

Lorsque l’un des atomes d’impuretés, tel que l’aluminium, est ajouté à un accepteur, il remplace les atomes de silicium du semi-conducteur. Avant cette addition, l’atome de silicium est entouré de quatre liaisons covalentes. Lorsque l'aluminium prend la position du silicium, l'atome d'aluminium ne forme que trois liaisons covalentes, ce qui entraîne une absence de liaison covalente. Cela crée un point vide ou un trou. Cependant, ces trous sont utiles pour conduire l'électricité. Lorsque le nombre d'atomes d'impuretés ajoutés augmente, le nombre de trous présents dans le semi-conducteur augmente également. Cet ajout, à son tour, augmente la conductivité. Une fois le processus de dopage terminé, le semi-conducteur devient un semi-conducteur extrinsèque.

Quelle est la différence entre les impuretés donneur et accepteur?

Impuretés donneur vs accepteur
Impuretés des donneurs sont les éléments ajoutés à un donneur pour augmenter la conductivité électrique de ce donneur.	Impuretés de l'accepteur sont les éléments ajoutés à un accepteur pour augmenter la conductivité électrique de cet accepteur.
Impuretés communes
Éléments du groupe V	Éléments du groupe III
Exemples d'impuretés
Arsenic (As), phosphore (P), bismuth (Bi) et antimoine (Sb).	Aluminium (Al), bore (B) et gallium (Ga)
Processus
Augmenter les électrons libres dans le semi-conducteur.	Augmenter les trous présents dans le semi-conducteur.
Électrons de valence
Les atomes ont cinq électrons de valence.	Les atomes ont trois électrons de valence.
Liaison Covalente
Forme quatre liaisons covalentes à l'intérieur du semi-conducteur, laissant le cinquième électron sous forme d'électron libre..	Forme trois liaisons covalentes à l’intérieur du semi-conducteur, laissant un trou sans liaison covalente.

Résumé - Impuretés du donneur contre l'accepteur

Les semi-conducteurs sont les matériaux conducteurs entre un isolant non conducteur et des métaux conducteurs. Les donneurs et les accepteurs sont des dopants qui forment des régions conductrices dans les semi-conducteurs. Le dopage du donneur et de l'accepteur sont des processus qui augmentent la conductivité électrique du semi-conducteur. La principale différence entre les impuretés donneur et accepteur réside dans le fait que les éléments du groupe III du tableau périodique servent d'impuretés donneuses, tandis que les éléments du groupe V agissent en tant qu'impuretés accepteurs..

Référence:

1. «Différence entre les impuretés donneurs et accepteurs dans les semi-conducteurs». Physicsabout.com, 23 déc. 2017, Disponible ici.
2. Impuretés des donneurs et des accepteurs dans les semi-conducteurs. Disponible ici.
3. «Acceptor (Semiconductors)». Wikipedia, Wikimedia Foundation, 3 mars 2018, Disponible ici.
4. «Donor (Semiconductors)». Wikipedia, Wikimedia Foundation, 17 février 2018, Disponible ici.

Courtoisie d'image:

1. “Acceptor in Si lattice” De Karolkalna sur le Wikipedia anglais, (CC BY-SA 3.0) via Wikimedia Commons
2. “Donor in Si lattice” De Karolkalna sur le Wikipedia anglais (CC BY-SA 3.0) via Wikimedia Commons