Diferença entre impurezas de doadores e aceitadores

A principal diferença entre as impurezas doadoras e receptoras é que os elementos do grupo V da tabela periódica geralmente atuam como impurezas doadoras, enquanto os elementos do grupo III geralmente atuam como impurezas aceitadoras.

Doping é o processo que adiciona impurezas a um semicondutor. O doping é importante para aumentar a condutividade do semicondutor. Existem duas formas principais de doping, e elas são doping e doping aceitador. O doping do doador adiciona impurezas ao doador, enquanto o doping do aceitante adiciona impurezas ao aceitador.

CONTEÚDO

1. Visão geral e principais diferenças
2. O que são impurezas de doadores
3. O que são impurezas aceitadoras
4. Comparação lado a lado - impurezas doador x aceitador em forma de tabela
5. Resumo

O que são impurezas de doadores?

As impurezas do doador são os elementos adicionados ao doador para aumentar a condutividade elétrica desse doador. Os elementos do grupo V da tabela periódica são as impurezas comuns dos doadores. Um doador é um átomo ou grupo de átomos que podem formar regiões do tipo n quando adicionados a um semicondutor. Um exemplo comum é um silício (Si).

Figura 1: Presença de um doador em uma treliça de silicone

Os elementos do grupo V que costumam servir como impurezas doadoras incluem arsênico (As), fósforo (P), bismuto (Bi) e antimônio (Sb). Esses elementos têm cinco elétrons em sua camada externa de elétrons (existem cinco elétrons de valência). Quando adicionado um desses átomos a um doador como o silício, a impureza substitui o átomo de silício, formando quatro ligações covalentes. Mas agora existe um elétron livre, pois havia cinco elétrons de valência. Portanto, esse elétron permanece como um elétron livre, o que aumenta a condutividade do semicondutor. Além disso, o número de átomos de impureza determina o número de elétrons livres presentes no doador.

O que são impurezas aceitadoras?

As impurezas do aceitador são os elementos adicionados a um aceitador para aumentar a condutividade elétrica desse aceitador. Os elementos do grupo III são comuns como impurezas aceitadoras. Os elementos do grupo III incluem alumínio (Al), boro (B) e gálio (Ga). Um aceitador é um dopante que forma regiões do tipo p quando adicionado a um semicondutor. Esses átomos têm três elétrons de valência em suas camadas externas de elétrons.

Figura 2: Presença de um aceitador em uma rede de silício

Quando adicionado um dos átomos de impureza, como o alumínio, a um aceitador, ele substitui os átomos de silício no semicondutor. Antes dessa adição, o átomo de silício possui quatro ligações covalentes ao seu redor. Quando o alumínio assume a posição do silício, o átomo de alumínio forma apenas três ligações covalentes, o que, por sua vez, resulta em uma ligação covalente ausente. Isso cria um ponto vago ou um buraco. No entanto, esses orifícios são úteis na condução de eletricidade. Quando o número de átomos de impureza adicionados aumenta, o número de orifícios presentes no semicondutor também aumenta. Esta adição, por sua vez, aumenta a condutividade. Após a conclusão do processo de dopagem, o semicondutor se torna um semicondutor extrínseco.

Qual é a diferença entre impurezas doadoras e aceitadoras?

Doador vs Aceitador de impurezas
Impurezas doadoras são os elementos adicionados a um doador para aumentar a condutividade elétrica desse doador.	Impurezas aceitadoras são os elementos adicionados a um aceitador para aumentar a condutividade elétrica desse aceitador.
Impurezas comuns
Elementos do grupo V	Elementos do grupo III
Exemplos de impurezas
Arsênico (As), fósforo (P), bismuto (Bi) e antimônio (Sb).	Alumínio (Al), boro (B) e gálio (Ga)
Processo
Aumentar os elétrons livres no semicondutor.	Aumentar os orifícios presentes no semicondutor.
Elétrons de valência
Os átomos têm cinco elétrons de valência.	Os átomos têm três elétrons de valência.
Ligação covalente
Forma quatro ligações covalentes dentro do semicondutor, deixando o quinto elétron como elétron livre.	Forma três ligações covalentes dentro do semicondutor, deixando um buraco onde falta uma ligação covalente.

Resumo - Impurezas doador x aceitador

Semicondutores são os materiais condutores entre um isolador que não é condutor e metais que são condutores. Doadores e aceitadores são dopantes que formam regiões condutoras em semicondutores. O doping do doador e do aceitador são processos que aumentam a condutividade elétrica do semicondutor. A principal diferença entre as impurezas doadoras e receptoras é que os elementos do grupo III da tabela periódica atuam como impurezas doadoras, enquanto os elementos do grupo V agem como impurezas aceitadoras.

Referência:

1. "Diferença entre impurezas de doadores e aceitadores em semicondutores". Physicsabout.com, 23 de dezembro de 2017, disponível aqui.
2. Impurezas de doadores e aceitadores em semicondutores. Disponivel aqui.
3. "Aceitador (semicondutores)." Wikipedia, Wikimedia Foundation, 3 de março de 2018, disponível aqui.
4. “Doador (semicondutores).” Wikipedia, Wikimedia Foundation, 17 de fevereiro de 2018, disponível aqui.

Cortesia da imagem:

1. “Acceptor in Si lattice” Por Karolkalna na Wikipedia em inglês (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia
2. “Doador na rede Si” Por Karolkalna na Wikipedia em inglês (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia