ההבדל העיקרי בין זיהומי תורם למקבל הוא שהיסודות בקבוצה V של הטבלה המחזורית פועלים בדרך כלל כזיהומים תורמים ואילו יסודות בקבוצה III פועלים בדרך כלל כזיהומים מקבלים.
סימום הוא התהליך שמוסיף זיהומים למוליך למחצה. סימום חשוב בהגברת המוליכות של המוליך למחצה. ישנן שתי צורות עיקריות של סימום, והן סימום תורם וסימום מקבל. סימום תורם מוסיף זיהומים לתורם ואילו סימום המקבל מוסיף זיהומים למקבל.
מהן זיהומי תורמים?
זיהומים של תורם הם האלמנטים שנוספו לתורם כדי להגביר את המוליכות החשמלית של אותו תורם. היסודות בקבוצה V של הטבלה המחזורית הם זיהומי התורמים הנפוצים. תורם הוא אטום או קבוצת אטומים שיכולים ליצור אזורים מסוג n כאשר מוסיפים אותם למוליך למחצה. דוגמה נפוצה היא סיליקון (Si).
איור 1: נוכחות של תורם בסריג סיליקון
האלמנטים של קבוצה V המשמשים לעתים קרובות כזיהומים תורמים כוללים ארסן (As), זרחן (P), ביסמוט (Bi) ואנטימון (Sb). ליסודות אלה יש חמישה אלקטרונים במעטפת האלקטרונים החיצונית ביותר שלהם (יש חמישה אלקטרונים ערכיים).כאשר מוסיפים אחד מהאטומים הללו לתורם כגון סיליקון, הטומאה מחליפה את אטום הסיליקון, ויוצרות ארבעה קשרים קוולנטיים. אבל עכשיו יש אלקטרון חופשי מכיוון שהיו חמישה אלקטרונים ערכיים. לכן, האלקטרון הזה נשאר כאלקרון חופשי, מה שמגביר את המוליכות של המוליך למחצה. יתר על כן, מספר אטומי הטומאה קובע את מספר האלקטרונים החופשיים הנמצאים בתורם.
מהן זיהומים מקובלים?
זיהומים מקובלים הם האלמנטים שנוספו לקולט כדי להגביר את המוליכות החשמלית של אותו מקבל. היסודות בקבוצה III נפוצים כזיהומים מקובלים. היסודות בקבוצה III כוללים אלומיניום (Al), בורון (B) וגליום (Ga). מקבל הוא חומר דופן היוצר אזורים מסוג p כאשר מוסיפים אותו למוליך למחצה. לאטומים האלה יש שלושה אלקטרונים ערכיים בקליפות האלקטרונים החיצוניות ביותר שלהם.
איור 2: נוכחות של מקבל בסריג סיליקון
כאשר מוסיפים אחד מאטומי הטומאה כגון אלומיניום לקופטור, הוא מחליף את אטומי הסיליקון במוליך למחצה. לפני תוספת זו, לאטום הסיליקון יש ארבעה קשרים קוולנטיים סביבו. כאשר אלומיניום תופס את עמדת הסיליקון, אטום האלומיניום יוצר רק שלושה קשרים קוולנטיים, אשר בתורם, מביאים לקשר קוולנטי חסר. זה יוצר נקודה פנויה או חור. עם זאת, חורים אלה שימושיים בהולכת חשמל. כאשר מספר אטומי הטומאה שנוספו גדל, מספר החורים הנמצאים במוליך למחצה גדל גם הוא. תוספת זו, בתורה, מגבירה את המוליכות. לאחר השלמת תהליך הסימום, המוליך למחצה הופך למוליך למחצה חיצוני.
מה ההבדל בין זיהומי תורם למקבל?
טומאות תורם נגד מקבל |
|
| זיהומים מתורם הם האלמנטים שנוספו לתורם כדי להגביר את המוליכות החשמלית של אותו תורם. | זיהומים מקובלים הם האלמנטים שנוספו ל-acceptor כדי להגביר את המוליכות החשמלית של אותו מקבל. |
| זיהומים נפוצים | |
| Group V elements | Group III elements |
| דוגמאות לזיהומים | |
| ארסן (As), זרחן (P), ביסמוט (Bi) ואנטימון (Sb). | אלומיניום (אל), בורון (B), וגאליום (גא) |
| תהליך | |
| הגדל את האלקטרונים החופשיים במוליך למחצה. | הגדל את החורים הקיימים במוליך למחצה. |
| Valence Electrons | |
| לאטומים יש חמישה אלקטרונים ערכיים. | לאטומים יש שלושה אלקטרונים ערכיים. |
| קשר קוולנטי | |
| יוצר ארבעה קשרים קוולנטיים בתוך המוליך למחצה, ומשאיר את האלקטרון החמישי כאלקרון חופשי. | יוצר שלושה קשרים קוולנטיים בתוך המוליך למחצה, ומשאיר חור שבו חסר קשר קוולנטי. |
סיכום – תורם לעומת זיהומים מקבל
מוליכים למחצה הם החומרים המוליכים בין מבודד שאינם מוליכים לבין מתכות שהן מוליכות.תורמים ומקבלים הם דופנטים היוצרים אזורים מוליכים במוליכים למחצה. סימום של תורם ומקבל הם תהליכים המגבירים את המוליכות החשמלית של המוליך למחצה. ההבדל העיקרי בין זיהומי תורם למקבל הוא שהיסודות בקבוצה III של הטבלה המחזורית פועלים כזיהומים תורמים ואילו יסודות בקבוצה V פועלים כזיהומים מקבלים.
