Čo je to Intrinsic Semiconductor a Extrinsic Semiconductor?

Vyskúšajte Náš Nástroj Na Odstránenie Problémov





Elektrická vlastnosť materiálu, ktorý leží medzi izolant ako aj vodič je známy ako polovodičový materiál. Najlepšie príklady polovodičov sú Si a Ge. Polovodiče sa klasifikujú do dvoch typov, a to na vnútorný polovodič a na vonkajší (P-typ a N-typ). Vnútorný typ je čistý druh polovodiča, zatiaľ čo rozsiahly typ obsahuje nečistoty, ktoré spôsobujú vodivosť. Pri izbovej teplote bude vnútorná vodivosť nulová, zatiaľ čo vonkajšia bude málo vodivá. Tento článok pojednáva o prehľade vnútorných polovodiče a vonkajšie polovodiče so schémami dopingu a energetického pásma.

Čo je to Intrinsic Semiconductor?

Vnútorné polovodič definícia je, že polovodič, ktorý je mimoriadne čistý, je typom vlastnej povahy. Z koncepcie energetického pásma bude vodivosť tohto polovodiča pri teplote miestnosti nulová, čo je znázornené na nasledujúcom obrázku. Príklady vnútorných polovodičov sú Si & Ge.




Vnútorný polovodič

Vnútorný polovodič

Vo vyššie uvedenom energetické pásmo diagram, vodivé pásmo je prázdne, zatiaľ čo valenčné pásmo je úplne vyplnené. Akonáhle sa teplota zvýši, môže sa do nej dodávať určitá tepelná energia. Takže elektróny z valenčného pásma sú dodávané smerom k vodivému pásmu opustením valenčného pásma.



Energetické pásmo

Energetické pásmo

Tok elektrónov pri prechode z valencie do vodivého pásma bude náhodný. Otvory vytvorené v kryštáli môžu tiež voľne prúdiť kamkoľvek. Správanie tohto polovodiča teda bude vykazovať negatívny TCR ( teplotný koeficient odporu ). TCR znamená, že keď sa teplota zvýši, odpor materiálu sa zníži a vodivosť sa zvýši.

Schéma energetického pásma

Schéma energetického pásma

Čo je to Extrinsic Semiconductor?

Aby bol polovodič podobný vodivému, potom sa pridajú niektoré nečistoty, ktoré sa nazývajú extremické polovodiče. Pri izbovej teplote bude tento druh polovodiča viesť malý prúd, nie je však užitočné ho vyrábať elektronické zariadenia . Preto, aby sa polovodič stal vodivým, môže sa do materiálu pomocou dopingového procesu pridať malé množstvo príslušnej nečistoty.

Vonkajší polovodič

Vonkajší polovodič

Doping

Proces pridávania nečistôt k polovodičom je známy ako doping. Množstvo nečistoty, ktoré sa pridáva do materiálu, musí byť regulované pri príprave vonkajšieho polovodiča. Všeobecne možno jeden atóm nečistoty pridať k 108 atómom polovodiča.


Pridaním nečistoty sa č. dier alebo elektrónov je možné zvýšiť, aby bola vodivá. Napríklad, ak päťmocná nečistota obsahuje 5 valenčných elektrónov, ktoré sa pridávajú k čistému polovodiču, potom číslo č. elektrónov bude existovať. Na základe druhu pridanej nečistoty je možné extremický polovodič rozdeliť na dva typy, ako napríklad polovodič typu N a polovodič typu P.

Koncentrácia nosiča vo vnútornom polovodiči

V tomto type polovodiča, akonáhle valenčné elektróny poškodia kovalentnú väzbu a presunú sa do vodivého pásma, vygenerujú sa dva druhy nosičov náboja, napríklad diery a voľné elektróny.
Č. elektrónov pre každú jednotku objemu vo vodivých pásmach, inak číslo. otvorov pre každú jednotku objemu vo valenčnom pásme je známa ako koncentrácia nosiča vo vnútornom polovodiči. Podobne možno definovať koncentráciu nosiča elektrónov ako č. elektrónov pre každú jednotku objemu vo vodivom pásme, zatiaľ čo č. otvorov pre každú jednotku objemu vo valenčnom pásme je známa ako koncentrácia nosiča dier.

Vo vnútornom type môžu byť elektróny, ktoré sa generujú vo vodivom pásme, ekvivalentné č. otvorov, ktoré sa generujú vo valenčnom pásme. Preto je koncentrácia elektrónových nosičov ekvivalentná koncentrácii nosiča dier. Dá sa teda uviesť ako

ni = n = p

Kde „n“ je koncentrácia nosiča elektrónov, „P“ je koncentrácia nosiča otvoru a „ni“ je koncentrácia vlastného nosiča

Vo valenčnom pásme možno koncentráciu otvoru zapísať ako

P = Nv e - (E.F-JEV.) / KBT

V pásme vodivosti možno koncentráciu elektrónu zapísať ako

N = P = Nc e - (E.C.-JEF) / KBT

Vo vyššie uvedenej rovnici je „KB“ Boltzmannova konštanta

„T“ je celková teplota polovodiča vnútorného typu

„Nc“ je efektívna hustota stavov vo vnútri vodivého pásma.

„Nv“ je efektívna hustota stavov vo valenčnom pásme.

Vodivosť intrinzického polovodiča

Správanie tohto polovodiča je ako dokonalý izolátor pri teplote 0 stupňov. Pretože pri tejto teplote je vodivé pásmo prázdne, valenčné pásmo je plné a pre vedenie neexistujú žiadne nosiče náboja. Avšak pri izbovej teplote môže byť tepelná energia dostatočná na to, aby vytvorila obrovské č. párov elektrón-diera. Kedykoľvek sa na polovodič aplikuje elektrické pole a potom tu bude prúdiť elektrón kvôli pohybu elektrónov v jednom smere a otvorom v opačnom smere

Pre kov bude prúdová hustota J = nqEu

Hustotu prúdu v čistom polovodiči z dôvodu toku otvorov a elektrónov možno určiť ako

Jn = nqEun

Jp = pqEup

Vo vyššie uvedených rovniciach „n“ je koncentrácia elektrónov a „q“ je náboj na dieru / elektrón, „p“ je koncentrácia dier, „E“ je aplikované elektrické pole, „μ“ je mobilita elektrónov a ‚µ’p je mobilita dier.

Hustota celého prúdu je

J = Jn + Jp

= nqEun+ pqEup

I =qE (nµn+ pµp)

Kde J = σE, potom bude rovnica

σE ==qE (nµn+ pµp)

σ = q (nµn+ pµp)

Tu „σ“ je vodivosť polovodiča

Č. elektrónov sa rovná počtu. otvorov v čistom polovodiči, takže n = p = ni

„Ni“ je koncentrácia nosiča vo vnútornom materiáli,

J =q (niµn+ niµp)

Čistá vodivosť polovodiča bude

σ=q (niµn+ niµp)

σ=qni (µn+ µp)

Takže vodivosť čistého polovodiča závisí hlavne od pohyblivosti vnútorných polovodičov a elektrónov a dier.

Časté otázky

1). Čo je vnútorný a vonkajší polovodič?

Čistý typ polovodiča je vnútorný typ, zatiaľ čo vonkajší je polovodič, do ktorého sa môžu pridať nečistoty, aby bol vodivý.

2). Aké sú príklady vnútorného typu?

Sú to kremík a germánium

3). Aké sú typy vonkajších polovodičov?

Sú to polovodiče typu P a N

4). Prečo sa vonkajšie polovodiče používajú pri výrobe elektroniky?

Pretože elektrická vodivosť vonkajšieho typu je vysoká v porovnaní s vnútornou. Takže tieto sú použiteľné pri navrhovaní tranzistorov, diód atď.

5). Aká je vnútorná vodivosť?

V polovodiči majú nečistoty a štrukturálne chyby extrémne nízku koncentráciu, ktorá je známa ako vnútorná vodivosť.

Toto je teda všetko o prehľad Intrinsic Semiconductor a diagram vonkajších polovodičov a energetických pásiem s dopingom. Tu je otázka, aká je vnútorná teplota?