Introduktion til Kemi (Dansk)

Form

• semiconductora stof med elektriske egenskaber mellem dem, der af en god leder og en god isolator
• conductorsomething, der kan overføre elektricitet, varme, lys, eller lyd
• dopeddescribing en halvleder, der har haft små mængder af elementer tilføjet for at skabe ladningsbærere

Halvledere er materialer, der har egenskaber af både normale ledere og isolatorer., Halvledere falder i to brede kategorier:

• Intrinsic halvledere er sammensat af kun en slags materiale; silicium og germanium er to eksempler. Disse kaldes også” undoped halvledere “eller” i-type halvledere. “
• ekstrinsiske halvledere er på den anden side iboende halvledere med andre stoffer tilsat for at ændre deres egenskaber — det vil sige, de er blevet doteret med et andet element.,

Intrinsic Semiconductors

i de klassiske krystallinske halvledere kan elektroner kun have energi inden for visse bånd (intervaller af energiniveauer). Energien i disse bånd er mellem energien i jordtilstanden og den frie elektronenergi (den energi, der kræves for, at en elektron kan undslippe helt fra materialet). Energibåndene svarer til et stort antal diskrete kvantetilstande af elektronerne. De fleste stater med lav energi (tættere på kernen) er optaget, op til et bestemt band kaldet valensbåndet.,halvledere og isolatorer adskiller sig fra metaller ved populationen af elektroner i hvert bånd. Valensbåndet i et givet metal er næsten fyldt med elektroner under sædvanlige forhold. I halvledere findes der kun få elektroner i ledningsbåndet lige over valensbåndet, og en isolator har næsten ingen frie elektroner.

halvledere og isolatorer skelnes yderligere af det relative båndgab. I halvledere er båndgabet lille, hvilket gør det muligt for elektroner at befolke ledningsbåndet. I isolatorer er den stor, hvilket gør det vanskeligt for elektroner at strømme gennem ledningsbåndet.

e .trinsic Semiconductors

navnet “e .trinsic semiconductor” kan være lidt vildledende., Mens isoleringsmaterialer kan doteres til at blive halvledere, kan iboende halvledere også doteres, hvilket resulterer i en ekstrinsisk halvleder. Der er to typer af ydre halvledere, som følge af doping: atomer, som har en ekstra elektroner (n-type for negative, fra gruppe V, såsom fosfor) og atomer, som har en færre elektron (p-type for positiv, fra gruppe III, som bor).

Ved halvlederproduktion introducerer doping med vilje urenheder i en ekstremt ren eller iboende halvleder med det formål at ændre dens elektriske egenskaber., Urenhederne afhænger af typen af halvleder. Let og moderat doterede halvledere kaldes ekstrinsiske. Når en halvleder er doteret til et så højt niveau, at det virker mere som en leder end en halvleder, betegnes det som degenereret.

halvledere af N-type

halvledere af N-type er en type ekstrinsisk halvleder, hvor de doterbare atomer er i stand til at tilvejebringe ekstra ledningselektroner til værtsmaterialet (f.eks. fosfor i silicium). Dette skaber et overskud af negative (n-type) elektronladningsbærere.,

Dopingatom har normalt en mere valenselektron end en type af værtsatomerne. Det mest almindelige eksempel er atomsubstitution i gruppe-IV-faste stoffer efter gruppe-V-elementer. Situationen er mere usikker, når værten indeholder mere end en type atom., For eksempel kan silicium i III-V halvledere, såsom galliumarsenid, være en donor, når den erstatter gallium eller en acceptor, når den erstatter arsen. Nogle donorer har færre valenselektroner end værten, såsom alkalimetaller, som er donorer i de fleste faste stoffer.

P-Type Halvledere

En s-typen (p for “positive”), halvledere er skabt ved at tilføje en bestemt type atom til halvleder-for at øge antallet af frie ladningsbærere. Når dopingmaterialet tilsættes, fjerner det (accepterer) svagt bundne ydre elektroner fra halvlederatomerne., Denne type dopingmiddel er også kendt som et acceptormateriale, og den ledige stilling, der efterlades af elektronen, er kendt som et hul. Formålet med doping af p-type er at skabe en overflod af huller.

i tilfælde af silicium erstattes et trivalent atom i krystalgitteret., Resultatet er, at en elektron mangler fra en af de fire kovalente bindinger, der normalt er en del af siliciumgitteret. Derfor kan det dopante atom acceptere en elektron fra et nærliggende atoms kovalente binding for at fuldføre den fjerde binding. Dette er grunden til, at disse dopingmidler kaldes acceptorer.

når det dopante Atom accepterer en elektron, forårsager dette tabet af halvdelen af en binding fra det nærliggende atom, hvilket resulterer i dannelse af et hul. Hvert hul er forbundet med en nærliggende negativt ladet doterings-ion, og halvlederen forbliver elektrisk neutral samlet., Imidlertid, når hvert hul er vandret væk i gitteret, en proton i atomet ved hullets placering vil blive “udsat” og ikke længere annulleret af en elektron. Dette atom vil have tre elektroner og et hul omkring en bestemt kerne med fire protoner.af denne grund opfører et hul sig som en positiv ladning. Når et tilstrækkeligt stort antal acceptoratomer tilsættes, overstiger hullerne i høj grad termisk ophidsede elektroner. Huller er således flertalsbærere, mens elektroner bliver minoritetsbærere i p-type materialer.