Električna lastnost materiala, ki leži med izolator tako dobro, kot voznik je znan kot polprevodniški material. Najboljša primera polprevodnikov sta Si in Ge. Polprevodniki so razvrščeni v dva tipa, in sicer lastni polprevodnik in zunanji polprevodnik (P-tip in N-tip). Notranji tip je čista vrsta polprevodnikov, medtem ko obsežen tip vključuje nečistoče, ki omogočajo prevodnost. Pri sobni temperaturi bo lastna prevodnost postala nič, zunanja pa bo malo prevodna. Ta članek obravnava pregled notranje polprevodniki in zunanji polprevodniki z diagrami dopinga in energijskega pasu.
Kaj je notranji polprevodnik?
Vrojeno polprevodnik Definicija je, da je polprevodnik, ki je izredno čist, notranji tip. V konceptu energijskega pasu bo prevodnost tega polprevodnika pri sobni temperaturi enaka nič, kar je prikazano na naslednji sliki. Notranji primeri polprevodnikov so Si & Ge.
Notranji polprevodnik
V zgornjem energijski pas diagrama je prevodni pas prazen, medtem ko je valentni pas napolnjen v celoti. Ko se temperatura zviša, se ji lahko dovaja nekaj toplotne energije. Tako se elektroni iz valentnega pasu dovajajo v prevodni pas tako, da zapustijo valenčni pas.
Energijski pas
Pretok elektronov med valenco do prevodnega pasu bo naključen. Luknje, ki nastanejo v kristalu, lahko prav tako prosto tečejo kamor koli. Torej, vedenje tega polprevodnika bo pokazalo negativni TCR ( temperaturni koeficient upora ). TCR pomeni, da se bo s povečanjem temperature zmanjšala upornost materiala in povečala prevodnost.
Diagram energijskega pasu
Kaj je zunanji polprevodnik?
Če želite narediti polprevodnik kot prevoden, se doda nekaj nečistoč, ki se imenuje zunanji polprevodnik. Pri sobni temperaturi bo ta vrsta polprevodnika prevajala majhen tok, vendar ni v pomoč pri izdelavi različnih elektronske naprave . Da bi lahko polprevodnik postal prevoden, lahko materialu skozi postopek dopiranja dodamo malo ustrezne nečistoče.
Zunanji polprevodnik
Doping
Postopek dodajanja nečistoče polprevodniku je znan kot doping. Količina nečistote, ki se doda materialu, mora nadzorovati pri zunanji polprevodniški pripravi. Na splošno lahko 108 atomom polprevodnika dodamo en nečistoč.
Z dodajanjem nečistoče je št. lukenj ali elektronov lahko povečamo, da postane prevodna. Na primer, če petvalentna nečistota vključuje 5 valentnih elektronov, ki se dodajo čistemu polprevodniku, potem št. elektronov. Glede na vrsto dodane nečistoče lahko zunanji polprevodnik razvrstimo v dve vrsti, kot sta polprevodnik tipa N in polprevodnik tipa P.
Koncentracija nosilca v lastnem polprevodniku
Pri tej vrsti polprevodnikov, ko valentni elektroni poškodujejo kovalentno vez in se premaknejo v prevodni pas, se ustvarijo dve vrsti nosilcev naboja, kot so luknje in prosti elektroni.
Št. elektronov za vsako enoto prostornine v prevodnih pasovih, sicer št. lukenj za vsako enoto prostornine v valentnem pasu je znana kot koncentracija nosilca v notranjem polprevodniku. Podobno lahko koncentracijo elektronskega nosilca definiramo kot št. elektronov za vsako enoto prostornine v prevodnem pasu, medtem ko št. lukenj za vsako enoto prostornine v valentnem pasu je znana kot koncentracija nosilca lukenj.
Pri notranjem tipu so elektroni, ki nastanejo v prevodnem pasu, enakovredni št. lukenj, ki nastanejo v valentnem pasu. Zato je koncentracija nosilcev elektronov enakovredna koncentraciji nosilca lukenj. Torej se lahko poda kot
ni = n = p
Kjer je 'n' koncentracija nosilca elektrona, je 'P' koncentracija nosilca luknje, 'ni' pa koncentracija notranjega nosilca
V valentnem pasu lahko koncentracijo luknje zapišemo kot
P = Nv e - (EF-ISV) / TOBT
V prevodnem pasu lahko koncentracijo elektrona zapišemo kot
N = P = Nc e - (EC-ISF) / TOBT
V zgornji enačbi je 'KB' Boltzmannova konstanta
„T“ je skupna temperatura polprevodnika notranjega tipa
„Nc“ je učinkovita gostota stanj v prevodnem pasu.
„Nv“ je učinkovita gostota stanj v valentnem pasu.
Prevodnost lastnega polprevodnika
Obnašanje tega polprevodnika je kot popoln izolator pri temperaturi nič stopinj. Ker je pri tej temperaturi prevodni pas prazen, valentni pas poln in za prevodnost ni nobenih nosilcev naboja. Vendar pa je pri sobni temperaturi toplotna energija lahko dovolj, da naredimo ogromno ne. parov elektronsko luknjo. Kadarkoli na polprevodnik nanesemo električno polje, potem bo tok elektronov prisoten zaradi gibanja elektronov v eni smeri in lukenj v obratni smeri
Za kovino bo trenutna gostota J = nqEµ
Gostoto toka znotraj čistega polprevodnika zaradi pretoka lukenj in elektronov lahko damo kot
Jn = nqEµn
Jp = pqEµstr
V zgornjih enačbah je 'n' koncentracija elektronov in 'q' naboj na luknji / elektronu, 'p' koncentracija lukenj, 'E' uporabljeno električno polje, 'µ'n je mobilnost elektronov in „µ’p je gibljivost lukenj.
Gostota celotnega toka je
J = Jn + Jp
= nqEµn+ pqEµstr
I =qE (nµn+ pµstr)
Kjer je J = σE, potem bo enačba
σE ==qE (nµn+ pµstr)
σ = q (nµn+ pµstr)
Tu je σ prevodnost polprevodnika
Št. elektronov so enaki št. lukenj v čistem polprevodniku, tako da je n = p = ni
„Ni“ je koncentracija nosilca notranjega materiala, torej
J =q (niµn+ niµstr)
Čista polprevodniška prevodnost bo
σ=q (niµn+ niµstr)
σ=qni (µn+ µstr)
Tako je prevodnost čistega polprevodnika odvisna predvsem od lastne mobilnosti polprevodnikov in elektronov ter lukenj.
Pogosta vprašanja
1). Kaj je lastni in zunanji polprevodnik?
Čisti tip polprevodnika je lastni tip, zunanji pa je polprevodnik, v katerega je mogoče dodati nečistoče, da postane prevoden.
2). Kateri so primeri notranjega tipa?
So Silicij in germanij
3). Katere so vrste zunanjih polprevodnikov?
So polprevodniki tipa P in N
4) Zakaj se zunanji polprevodniki uporabljajo v proizvodnji elektronike?
Ker je električna prevodnost zunanjega tipa velika v primerjavi z notranjo. Torej so te uporabne pri načrtovanju tranzistorjev, diod itd.
5). Kakšna je lastna prevodnost?
V polprevodniku imajo nečistoče in strukturne napake izredno nizko koncentracijo, kar je znano kot lastna prevodnost.
Tu gre torej za pregled lastnega polprevodnika in Extrinsic Semiconductor in diagram energijskega pasu z dopingom. Tukaj je vprašanje za vas, kakšna je notranja temperatura?
