Introducere în Chimie (Română)

Termeni

• semiconductora substanță cu proprietăți electrice între cei de un bun conductor și cei de un bun izolator
• conductorsomething care poate transmite energie electrică, căldură, lumină, sau de sunet
• dopeddescribing un semiconductor care a avut cantități mici de elemente adăugate pentru a crea purtători de sarcină

Semiconductorii sunt materiale care au proprietăți de conductori și izolatori., Semiconductorii se împart în două mari categorii:

• semiconductorii intrinseci sunt compuși dintr-un singur tip de material; siliciul și germaniul sunt două exemple. Acestea sunt numite și „semiconductori nedopați” sau ” semiconductori de tip I. „
• semiconductorii extrinseci, pe de altă parte, sunt semiconductori intrinseci cu alte substanțe adăugate pentru a — și modifica proprietățile-adică au fost dopați cu un alt element.,

Semiconductori intrinseci

în semiconductorii cristalini clasici, electronii pot avea energii numai în anumite benzi (intervale de niveluri de energie). Energia acestor benzi se află între energia stării de bază și energia electronică liberă (energia necesară pentru ca un electron să scape în întregime din material). Benzile energetice corespund unui număr mare de stări cuantice discrete ale electronilor. Majoritatea stărilor cu energie redusă (mai aproape de nucleu) sunt ocupate, până la o anumită bandă numită banda de valență.,semiconductorii și izolatorii se disting de metale prin populația de electroni din fiecare bandă. Banda de valență din orice metal dat este aproape umplută cu electroni în condiții obișnuite. În semiconductori, doar câțiva electroni există în banda de conducere chiar deasupra benzii de valență, iar un izolator nu are aproape niciun electron liber.

semiconductorii și izolatorii se disting în continuare prin diferența de bandă relativă. În semiconductori, diferența de bandă este mică, permițând electronilor să populeze banda de conducere. În izolatori, este mare, ceea ce face dificilă curgerea electronilor prin banda de conducere.

Semiconductori extrinseci

numele „semiconductor extrinsec” poate fi un pic înșelător., În timp ce materialele izolante pot fi dopate pentru a deveni semiconductori, semiconductorii intrinseci pot fi, de asemenea, dopați, rezultând un semiconductor extrinsec. Există două tipuri de semiconductori extrinseci care rezultă din dopaj: atomi care au un electron suplimentar (tip N pentru negativ, din grupa V, cum ar fi fosforul) și atomi care au un electron mai puțin (tip p pentru pozitiv, din grupa III, cum ar fi borul).în producția de semiconductori, dopajul introduce intenționat impuritățile într-un semiconductor extrem de pur sau intrinsec, în scopul schimbării proprietăților sale electrice., Impuritățile depind de tipul de semiconductor. Semiconductorii dopați ușor și moderat sunt denumiți extrinseci. Atunci când un semiconductor este dopat la un nivel atât de ridicat încât acționează mai mult ca un conductor decât un semiconductor, acesta este denumit degenerat.

semiconductorii de tip N

semiconductorii de tip N sunt un tip de semiconductor extrinsec în care atomii dopanți sunt capabili să furnizeze electroni de conducere suplimentari materialului gazdă (de exemplu, fosfor în siliciu). Acest lucru creează un exces de purtători de sarcină electronici negativi (de tip n).,

Dopaj atom de obicei, mai aveți un electron de valenta mult de un tip de gazdă atomi. Cel mai frecvent exemplu este substituția atomică în solide de grup-IV prin elemente de grup-V. Situația este mai incertă atunci când gazda conține mai mult de un tip de atom., De exemplu, în semiconductorii III-V, cum ar fi arsenidul de galiu, siliciul poate fi un donator atunci când înlocuiește galiul sau un acceptor atunci când înlocuiește arsenicul. Unii donatori au mai puțini electroni de valență decât gazda, cum ar fi metalele alcaline, care sunt donatori în majoritatea solidelor.

semiconductori de tip P

un semiconductor de tip p (p pentru „pozitiv”) este creat prin adăugarea unui anumit tip de atom la semiconductor pentru a crește numărul de purtători de încărcare gratuită. Când se adaugă materialul de dopaj, acesta îndepărtează (acceptă) electronii exteriori legați slab de atomii semiconductori., Acest tip de agent de dopaj este, de asemenea, cunoscut ca un material acceptor, iar vacanța lăsată în urmă de electron este cunoscută ca o gaură. Scopul dopajului de tip p este de a crea o abundență de găuri.

în cazul siliciului, un atom trivalent este înlocuit în rețeaua cristalină., Rezultatul este că un electron lipsește din una dintre cele patru legături covalente, în mod normal parte a rețelei de siliciu. Prin urmare, atomul dopant poate accepta un electron din legătura covalentă a unui atom vecin pentru a finaliza a patra legătură. Acesta este motivul pentru care acești dopanți sunt numiți acceptori.când atomul dopant acceptă un electron, aceasta determină pierderea unei jumătăți de legătură de la atomul vecin, rezultând formarea unei găuri. Fiecare gaură este asociată cu un ion dopant încărcat negativ din apropiere, iar semiconductorul rămâne neutru din punct de vedere electric., Cu toate acestea, odată ce fiecare gaură a rătăcit în zăbrele, un proton din atomul de la locația găurii va fi „expus” și nu va mai fi anulat de un electron. Acest atom va avea trei electroni și o gaură care înconjoară un anumit nucleu cu patru protoni.din acest motiv, o gaură se comportă ca o sarcină pozitivă. Când se adaugă un număr suficient de mare de atomi acceptori, găurile depășesc cu mult electronii excitați termic. Astfel, găurile sunt purtătorii majoritari, în timp ce electronii devin purtători minoritari în materialele de tip P.