La principale différence entre les impuretés donneuses et acceptrices est que les éléments du groupe V du tableau périodique agissent généralement comme des impuretés donneuses, tandis que les éléments du groupe III agissent généralement comme des impuretés acceptrices.
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, à savoir le dopage donneur et le dopage accepteur. Le dopage donneur ajoute des impuretés au donneur tandis que le dopage accepteur ajoute des impuretés à l'accepteur.
Que sont les impuretés des donneurs ?
Les impuretés du donneur 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 qui peuvent former des régions de type n lorsqu'ils sont ajoutés à un semi-conducteur. Un exemple courant est le silicium (Si).
Figure 1: Présence d'un donneur dans un treillis en silicone
Les éléments du groupe V qui servent souvent d'impuretés donneuses comprennent l'arsenic (As), le phosphore (P), le bismuth (Bi) et l'antimoine (Sb). Ces éléments ont cinq électrons dans leur couche d'électrons la plus externe (il y a cinq électrons de valence). Lorsqu'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 sous forme d'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.
Que 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 courants en tant qu'impuretés acceptrices. 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 d'électrons les plus externes.
Figure 2: Présence d'un accepteur dans un réseau de silicium
Lorsqu'on ajoute l'un des atomes d'impureté tels que l'aluminium à un accepteur, il remplace les atomes de silicium dans le semi-conducteur. Avant cet ajout, 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 liaison covalente manquante. Cela crée un point vide ou un trou. Cependant, ces trous sont utiles pour conduire l'électricité. Lorsque le nombre d'atomes d'impureté 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 du donneur et de l'accepteur ?
Donneur vs Accepteur Impuretés |
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| Les impuretés du donneur sont les éléments ajoutés à un donneur pour augmenter la conductivité électrique de ce donneur. | Les impuretés de l'accepteur sont les éléments ajoutés à un accepteur pour augmenter la conductivité électrique de cet accepteur. |
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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 là où il manque une liaison covalente. |
Résumé - Impuretés donneur vs 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 donneuses et acceptrices est que les éléments du groupe III du tableau périodique agissent comme des impuretés donneuses, tandis que les éléments du groupe V agissent comme des impuretés acceptrices.
