Tofauti kuu kati ya uchafu wa wafadhili na wanaokubali ni kwamba vipengele katika kundi V la jedwali la mara kwa mara huwa kama uchafu wa wafadhili ilhali vipengee katika kundi la III hufanya kama uchafu unaokubalika.
Doping ni mchakato unaoongeza uchafu kwenye semiconductor. Doping ni muhimu katika kuongeza conductivity ya semiconductor. Kuna aina mbili kuu za doping, nazo ni doping ya wafadhili na doping inayokubali. Doping ya wafadhili huongeza uchafu kwa mtoaji ilhali anayekubali huongeza uchafu kwa anayekubali.
Uchafu wa Wafadhili ni nini?
Uchafu wa wafadhili ni vipengele vinavyoongezwa kwa wafadhili ili kuongeza upitishaji wa umeme wa mtoaji huyo. Vipengele katika kundi V la jedwali la upimaji ni uchafu wa kawaida wa wafadhili. Mfadhili ni atomi au kikundi cha atomi ambacho kinaweza kuunda maeneo ya aina ya n inapoongezwa kwenye semiconductor. Mfano wa kawaida ni silikoni (Si).
Kielelezo cha 1: Uwepo wa Mfadhili kwenye Latiti ya Silicone
Vipengee vya kundi V ambavyo mara nyingi hutumika kama uchafu wa wafadhili ni pamoja na arseniki (As), fosforasi (P), bismuth (Bi), na antimoni (Sb). Vipengele hivi vina elektroni tano kwenye ganda lao la nje la elektroni (kuna elektroni tano za valence). Inapoongezwa moja ya atomi hizi kwa wafadhili kama vile silicon, uchafu hubadilisha atomi ya silicon, na kutengeneza vifungo vinne vya ushirikiano. Lakini, sasa kuna elektroni ya bure kwani kulikuwa na elektroni tano za valence. Kwa hiyo, elektroni hii inakaa kama elektroni ya bure, ambayo huongeza conductivity ya semiconductor. Zaidi ya hayo, idadi ya atomi za uchafu huamua idadi ya elektroni zisizolipishwa zilizopo kwenye mtoaji.
Uchafu wa Kukubali ni nini?
Uchafu wa kipokeaji ni vipengele vinavyoongezwa kwa kipokezi ili kuongeza upitishaji umeme wa kipokeaji hicho. Vipengele katika kundi la III ni vya kawaida kama uchafu unaokubalika. Vipengele katika kundi la III ni pamoja na alumini (Al), boroni (B), na gallium (Ga). Kipokeaji ni dopant ambayo huunda maeneo ya aina ya p inapoongezwa kwenye semiconductor. Atomu hizi zina elektroni tatu za valence katika makombora yao ya elektroni ya nje.
Kielelezo 2: Uwepo wa Kipokezi kwenye Latiti ya Silicon
Inapoongezwa moja ya atomi za uchafu kama vile alumini kwenye kipokezi, hubadilisha atomi za silikoni kwenye semicondukta. Kabla ya nyongeza hii, atomi ya silicon ina vifungo vinne vya ushirika karibu nayo. Wakati alumini inachukua nafasi ya silicon, atomi ya alumini huunda vifungo vitatu tu vya ushirikiano, ambayo kwa upande wake, husababisha kukosa dhamana ya ushirikiano. Hii inaunda sehemu iliyo wazi au shimo. Hata hivyo, mashimo haya yanafaa katika kuendesha umeme. Wakati idadi ya atomi za uchafu zinaongezwa, idadi ya mashimo yaliyopo kwenye semiconductor pia huongezeka. Aidha hii, kwa upande wake, huongeza conductivity. Baada ya kukamilika kwa mchakato wa doping, semiconductor inakuwa semiconductor ya nje.
Kuna tofauti gani kati ya Uchafu wa Mfadhili na Mpokeaji?
Mfadhili dhidi ya Uchafu wa Kukubali |
|
| Uchafu wa wafadhili ni vipengele vinavyoongezwa kwa wafadhili ili kuongeza upitishaji umeme wa mtoaji huyo. | Uchafu wa kipokeaji ni vipengele vinavyoongezwa kwenye kipokezi ili kuongeza upitishaji umeme wa kipokeaji hicho. |
|
Uchafu wa Kawaida | |
| Vipengele vya Kundi V | Vipengele vya Kundi III |
| Mifano ya Uchafu | |
| Arseniki (As), fosforasi (P), bismuth (Bi), na antimoni (Sb). | Aluminiamu (Al), boroni (B), na galliamu (Ga) |
| Mchakato | |
| Ongeza elektroni zisizolipishwa kwenye semicondukta. | Ongeza mashimo yaliyopo kwenye semiconductor. |
| Elektroni za Valence | |
| Atomu zina elektroni tano za valence. | Atomu zina elektroni tatu za valence. |
| Uunganishaji Mshikamano | |
| Huunda vifungo vinne vya ushirikiano ndani ya semicondukta, na kuacha elektroni ya tano kama elektroni isiyolipishwa. | Huunda dhamana tatu za ushirikiano ndani ya semicondukta, na kuacha shimo ambapo dhamana ya ushirikiano haipo. |
Muhtasari – Mfadhili dhidi ya Uchafu wa Kukubali
Semiconductors ni nyenzo zinazopitika kati ya kizio ambacho si kondakta na metali ambazo ni kondakta. Wafadhili na wakubali ni dopants ambazo huunda mikoa ya conductive katika semiconductors. Doping ya wafadhili na mpokeaji ni michakato inayoongeza conductivity ya umeme ya semiconductor. Tofauti kuu kati ya uchafu wa wafadhili na wanaokubali ni kwamba vipengele katika kundi la III la jedwali la muda hutenda kama uchafu wa wafadhili ilhali vipengele katika kundi V hufanya kama uchafu unaokubalika.
