Introduksjon til Kjemi (Norsk)

Vilkår

• semiconductora stoff med elektriske egenskaper mellom de av en god leder, og de av en god isolator
• conductorsomething som kan overføre elektrisitet, varme, lys, eller lyd
• dopeddescribing en halvleder som har hatt små mengder av elementer lagt til for å skape lade bærere

Halvledere er materialer som har egenskaper både normal ledere og isolatorer., Halvledere faller inn i to kategorier:

• Iboende halvledere er sammensatt av bare én type materiale, silisium og germanium er to eksempler. Disse er også kalt «undoped halvledere» eller «jeg-type halvledere. «
• Ytre halvledere, på den annen side, er indre halvledere med andre stoffer som er lagt til for å endre deres egenskaper — som er å si, de har vært dopet med et annet element.,

Iboende Halvledere

I den klassiske krystallinsk halvledere, elektroner kan ha energier bare innen visse band (som omfattes av energi nivåer). Energien i disse båndene er mellom energien i bakken staten og den frie elektron energi (energien som kreves for et elektron å unnslippe helt fra materialet). Energi band svarer til et stort antall diskrete kvantetilstander av elektroner. De fleste stater med lav energi (nærmere kjernen) er opptatt, opp til et bestemt band kalt valence band.,

Halvledere og isolatorer skilles fra metaller av befolkningen av elektroner i hvert bånd. De valence band i en gitt metall er nesten fylt med elektroner under vanlige forhold. I halvledere, bare noen få elektroner finnes i conduction bandet like over valence band, og en isolator har nesten ingen frie elektroner.

Halvledere og isolatorer er videre preget av den relative band gap. I halvledere, bandet gapet er små, slik at elektroner til å fylle den ledende band. I isolatorer, det er stort, noe som gjør det vanskelig for elektronene strømmer gjennom ledende band.

Ytre Halvledere

navnet «ytre halvleder» kan være litt misvisende., Mens isolerende materialer kan være dopet for å bli halvledere, iboende halvledere kan også være dopet, noe som resulterer i en ytre halvleder. Det er to typer av ytre halvledere som følge av doping: atomer som har et ekstra elektron (n-typen for negative, fra gruppe V, for eksempel fosfor) og atomer som har en færre electron (s-type for en positiv, fra gruppe III, som boron).

I halvledere produksjon, doping med vilje introduserer urenheter inn i en ekstremt ren, eller egenverdi, halvledere til hensikt å endre sine elektriske egenskaper., Urenheter avhenger av type halvleder. Lett og moderat dopet halvledere er referert til som ytre. Når en halvleder som er dopet til et så høyt nivå at det fungerer mer som en dirigent enn en halvleder, er det referert til som degenerert.

N-Type Halvledere

N-type halvledere er en type ytre halvleder som dopant atomer er i stand til å gi ekstra ledning elektroner til verten materiale (for eksempel fosfor i silicon). Dette skaper et overskudd av negative (n-type) electron lade bærere.,

Doping atom vanligvis har en mer valence electron enn én type vert atomer. Det vanligste eksempelet er atomic substitusjon i gruppe-IV faste stoffer ved gruppe-V elementer. Situasjonen er mer usikkert når det vert inneholder mer enn én type atomer., For eksempel, i III-V halvledere som galliumarsenid -, silisium kan være en bidragsyter når det erstatter gallium eller en akseptor når det erstatter arsen. Noen givere har færre valence elektroner enn verten, slik som alkaliske metaller, som er givere i de fleste faste stoffer.

P-Type Halvledere

En s-type (p for «positiv») halvledere er laget ved å legge til en bestemt type atom til semiconductor for å øke antall gratis kostnad bærere. Når doping materiale som er lagt, det tar bort (aksepterer) svakt bundet ytre elektroner fra semiconductor atomer., Denne type doping agent er også kjent som en akseptor materiale, og den ledige plassen som er igjen av elektronet er kjent som et hull. Formålet med p-type doping er å skape en overflod av hull.

I tilfelle av silisium, en trivalent atom byttes inn crystal gitter., Resultatet er at et elektron er savnet fra en av de fire covalent obligasjoner normalt en del av silicon gitter. Derfor dopant atom kan godta et elektron fra et naboland atom covalent bond til å fullføre den fjerde bond. Dette er grunnen til at disse stoffene kalles akseptorer.

Når dopant atom aksepterer et elektron, dette fører til tap av halvparten av en obligasjon fra nabolandet atom, noe som resulterer i dannelsen av et hull. Hvert hull er forbundet med en nærliggende negativt ladet dopant ion, og halvleder fortsatt er elektrisk nøytrale samlet., Men når hvert hull har vandret bort til gitteret, ett proton i atom i hullets plassering vil være «utsatt» og ikke lenger avbrutt av et elektron. Dette atom har tre elektroner og ett hull rundt en bestemt kjerne med fire protoner.

dette er årsaken Til at et hull oppfører seg som en positiv ladning. Når et tilstrekkelig stort antall av akseptor atomer er lagt til, hull i stor grad tallmessig termisk spent elektroner. Dermed hullene er de fleste operatører, mens elektronene bli minoritet operatører i p-type materialer.