Tanulási Cél
- Összehasonlítani N-típusú, illetve a P-típusú, félig vezetők, megkülönböztetve őket a fél-vezetők, szigetelők, valamint segítségével zenekar elmélet.
főbb pontok
- Intrinsic semiconductors are composed of only one kind of material.,
- az Extrinsic félvezetők belső félvezetőkből készülnek, amelyekhez más anyagokat adtak hozzá tulajdonságaik megváltoztatásához (egy másik elemmel adalékolták őket).
- két típusú külső félvezetők: p-típusú (p pozitív: egy lyuk került át a dopping csoport-III elem), n-típusú (n negatív: egy extra elektron került át a dopping csoport-V elem).,
Feltételek
- semiconductora anyag elektromos tulajdonságok azok között az a jó vezető, valamint a jó szigetelő,
- conductorsomething, hogy továbbítja a villamos energia, hő, fény, vagy hang
- dopeddescribing egy félvezető, amely kis mennyiségű hozzáadott elemek létrehozása főnök fuvarozók
Félvezetők vannak anyagok, amelyek tulajdonságait mind a rendes, mind vezetők, valamint szigetelők., A félvezetők két nagy kategóriába sorolhatók:
- az Intrinsic félvezetők csak egyféle anyagból állnak; a szilícium és a germánium két példa. Ezeket “nem robogós félvezetőknek” vagy “i-típusú félvezetőknek” is nevezik. “
- az Extrinsic félvezetők viszont belső félvezetők, más anyagokkal kiegészítve, hogy megváltoztassák tulajdonságaikat — vagyis egy másik elemmel adalékolták őket.,
Intrinsic Semiconductors
a klasszikus kristályos félvezetőkben az elektronok energiái csak bizonyos sávokon belül lehetnek (energiaszintek tartományai). Ezeknek a sávoknak az energiája a földi állapot energiája és a szabad elektron energia között van (az az energia, amely ahhoz szükséges, hogy egy elektron teljes mértékben kilépjen az anyagból). Az energiasávok megfelelnek az elektronok számos diszkrét kvantumállapotának. Az alacsony energiájú államok többsége (közelebb a maghoz) elfoglalt, egy adott sávig, a valence sávig.,
a félvezetőket és szigetelőket az egyes sávokban lévő elektronok populációja különbözteti meg a fémektől. Az adott fémben lévő valenciasáv szinte tele van elektronokkal szokásos körülmények között. A félvezetőkben csak néhány elektron létezik a vezetősávban, közvetlenül a valenciasáv felett, a szigetelőnek pedig szinte nincs szabad elektronja.
a félvezetőket és szigetelőket tovább különbözteti meg a relatív sávrés. A félvezetőkben a sávrés kicsi, lehetővé téve az elektronok számára a vezetési sáv feltöltését. A szigetelőkben nagy, ami megnehezíti az elektronok áramlását a vezetési sávon keresztül.
Extrinsic Semiconductors
az “extrinsic semiconductor” név kissé félrevezető lehet., Míg a szigetelőanyagok félvezetőkké válhatnak, az intrinsic semiconductors is adalékolható, ami extrinsic Semiconductors-t eredményez. Kétféle extrinsic félvezető létezik, amelyek a doppingból származnak: olyan atomok, amelyeknek extra elektronjuk van (N-típusú negatív, V csoportból, például foszfor), és olyan atomok, amelyeknek kevesebb elektronjuk van (P-típusú pozitív, a III.csoportból, például bór).
a félvezető gyártásban a dopping szándékosan szennyezi a szennyeződéseket egy rendkívül tiszta vagy belső félvezetőbe annak elektromos tulajdonságainak megváltoztatása céljából., A szennyeződések a félvezető típusától függenek. Az enyhén és mérsékelten adalékolt félvezetőket extrinsic-nek nevezik. Ha egy félvezetőt olyan magas szintre adnak hozzá, hogy inkább vezetőként működik, mint félvezetőként, akkor degeneráltnak nevezik.
N-Típusú Félvezetők
N-típusú félvezetők egy típusú külső félvezető, amely a dopant atomok, amely képes extra vezetési elektronok a fogadó anyag (pl. foszfor szilícium). Ez negatív (n típusú) elektrontöltő hordozók feleslegét hozza létre.,
a Doping atom általában egy valence elektronnal rendelkezik, mint a gazdaatomok egyik típusa. A leggyakoribb példa az atomi szubsztitúció a IV. csoportba tartozó szilárd anyagokban a V. csoportba tartozó elemek szerint. A helyzet bizonytalanabb, ha a fogadó egynél több típusú atomot tartalmaz., Például a III-V félvezetőkben, például a gallium-arzenidben, A Szilícium donor lehet, ha helyettesíti a galliumot vagy az akceptort, amikor az arzént helyettesíti. Egyes donorok kevesebb valence elektronokkal rendelkeznek, mint a gazdaszervezet, például alkálifémek, amelyek a legtöbb szilárd anyag donorjai.
p-type Semiconductors
A P-type (p a “pozitív”) félvezetőt úgy hozzák létre, hogy egy bizonyos típusú atomot adnak a félvezetőhöz a szabad töltésű hordozók számának növelése érdekében. Amikor a dopping anyagot hozzáadjuk ,elveszi (elfogadja) gyengén kötött külső elektronokat a félvezető atomokból., Ez a fajta doppingszer akceptor anyagként is ismert, az elektron által hátrahagyott üresedést lyuknak nevezik. A P-típusú dopping célja, hogy rengeteg lyukat hozzon létre.
Szilícium esetén egy háromértékű atom kerül a kristályrácsba., Az eredmény az, hogy egy elektron hiányzik a négy kovalens kötés egyikéből, amely általában a szilícium rács része. Ezért a dopant atom képes elfogadni egy elektront a szomszédos atom kovalens kötéséből a negyedik kötés befejezéséhez. Ez az oka annak, hogy ezeket a adalékanyagokat akceptoroknak nevezik.
amikor a dopant atom Elfogad egy elektronot, ez egy kötés felének elvesztését okozza a szomszédos atomból, ami lyuk kialakulását eredményezi. Mindegyik lyuk egy közeli negatív töltésű dopant ionhoz kapcsolódik, a félvezető pedig összességében elektromosan semleges marad., Ha azonban minden lyuk elmerül a rácsban, a lyuk helyén lévő atomban egy proton “ki lesz téve”, és egy elektron már nem törlik. Ennek az atomnak három elektronja és egy lyukja lesz, amely egy adott magot vesz körül négy protonnal.
ezért egy lyuk pozitív töltésként viselkedik. Ha kellően nagy számú akceptor atomot adnak hozzá, a lyukak jelentősen meghaladják a termikusan gerjesztett elektronokat. Így a lyukak a többségi hordozók, míg az elektronok P-típusú anyagokban kisebbségi hordozókká válnak.