Úvod do Chemie (Čeština)

Podmínky

• semiconductora látky s elektrické vlastnosti mezi ty, dobrý vodič a na ty, dobrým izolátorem
• conductorsomething, které mohou přenášet elektřinu, teplo, světlo, nebo zvuk
• dopeddescribing polovodič, který má malé množství prvků přidány k vytvoření nosiče náboje

Polovodiče jsou materiály, které mají vlastnosti obou normální vodiče a izolátory., Polovodiče spadají do dvou širokých kategorií:

• vnitřní polovodiče se skládají pouze z jednoho druhu materiálu; křemík a germanium jsou dva příklady. Nazývají se také „nekopaté polovodiče“ nebo „polovodiče typu i“. „
• vnější polovodiče jsou naopak vnitřní polovodiče s dalšími látkami přidanými ke změně jejich vlastností-to znamená, že byly dopovány jiným prvkem.,

vnitřní polovodiče

v klasických krystalických polovodičích mohou mít elektrony energii pouze v určitých pásmech (rozsahy energetických hladin). Energie těchto pásem je mezi energií pozemního stavu a volnou elektronovou energií(energie potřebná k úplnému úniku elektronu z materiálu). Energetické pásy odpovídají velkému počtu diskrétních kvantových stavů elektronů. Většina států s nízkou energií (blíže k jádru) je obsazena, až do určitého pásma nazývaného valenční pásmo.,

polovodiče a izolátory se liší od kovů populací elektronů v každém pásmu. Valenční pásmo v jakémkoli daném kovu je za obvyklých podmínek téměř naplněno elektrony. V polovodičích, jen pár elektrony existují ve vedení kapely těsně nad valenční pásmo a izolátor nemá téměř žádné volné elektrony.

polovodiče a izolátory se dále vyznačují relativní mezerou pásma. V polovodičích je pásová mezera malá, což umožňuje elektronům naplnit vodivý pás. U izolátorů je velký, takže je obtížné pro elektrony protékat vodivým pásmem.

vnější polovodiče

název „vnější polovodič“ může být trochu zavádějící., Zatímco izolační materiály mohou být dopované, aby se stal polovodičů, vlastní polovodiče může být také dopoval, což v příměsové polovodiče. Existují dva druhy příměsové polovodiče, které vyplývají z dopingu: atomy, které mají jeden elektron navíc (n-typ pro negativní, ze skupiny V, jako je fosfor) a atomy, které mají jeden elektron méně (p-typ pro pozitivní, ze skupiny III, jako bor).

Při výrobě polovodičů, doping úmyslně zavádí nečistot do extrémně čisté, nebo vnitřní, polovodičové za účelem změny jeho elektrické vlastnosti., Nečistoty závisí na typu polovodiče. Lehce a středně dopované polovodiče jsou označovány jako vnější. Když je polovodič dopován na tak vysokou úroveň, že působí spíše jako vodič než polovodič, označuje se jako degenerovaný.

N-Typ Polovodiče

N-typ polovodiče jsou typem příměsové polovodiče, v nichž příměsi atomy jsou schopné poskytovat další vodivosti elektronů do hostitelského materiálu (např. fosfor v křemíku). To vytváří přebytek záporných (N-Type) nosičů elektronového náboje.,

dopingový atom má obvykle ještě jeden valenční elektron než jeden typ hostitelských atomů. Nejběžnějším příkladem je atomová substituce v pevných látkách skupiny IV prvky skupiny v. Situace je nejistější, když hostitel obsahuje více než jeden typ atomu., Například v polovodičích III-V, jako je arsenid Galia, může být křemík dárcem, když nahrazuje gallium nebo akceptor, když nahrazuje arsen. Někteří dárci mají méně valenčních elektronů než hostitel, jako jsou alkalické kovy, které jsou dárci ve většině pevných látek.

polovodiče typu P

polovodič typu p (p pro „pozitivní“) je vytvořen přidáním určitého typu atomu do polovodiče, aby se zvýšil počet bezplatných nosičů. Když je dopingový materiál přidán, odebírá (přijímá) slabě vázané vnější elektrony z atomů polovodičů., Tento typ dopingového činidla je také známý jako akceptorový materiál a volné místo zanechané elektronem je známé jako díra. Účelem dopingu typu p je vytvořit množství děr.

V případě křemíku, trojmocný atom je nahrazen do krystalové mřížky., Výsledkem je, že jeden elektron chybí z jedné ze čtyř kovalentních vazeb, které jsou obvykle součástí křemíkové mřížky. Proto může dopantový atom přijmout elektron ze kovalentní vazby sousedního atomu, aby dokončil čtvrtou vazbu. To je důvod, proč se tyto dopanty nazývají akceptory.

Když příměsi atom přijme elektron, způsobí ztrátu půl jednoho dluhopisu od sousedního atomu, což vede k vytvoření otvoru. Každá díra je spojena s nedalekým záporně nabitým dopantovým iontem a polovodič zůstává celkově elektricky neutrální., Jakmile však každá díra putuje do mřížky, jeden proton v atomu v místě díry bude „vystaven“ a již nebude elektronem zrušen. Tento atom bude mít tři elektrony a jednu díru obklopující určité jádro se čtyřmi protony.

z tohoto důvodu se díra chová jako kladný náboj. Když se přidá dostatečně velký počet atomů akceptoru, otvory výrazně převyšují tepelně excitované elektrony. Otvory jsou tedy většinovými nosiči, zatímco elektrony se stávají menšinovými nosiči v materiálech typu p.