Vidinis ir išorinis puslaidininkiai

Vidinis ir išorinis puslaidininkis

Stebėtina, kad šiuolaikinė elektronika remiasi vienos rūšies medžiaga - puslaidininkiais. Puslaidininkiai yra medžiagos, turinčios tarpinį laidumą tarp laidininkų ir izoliatorių. Puslaidininkių medžiagos elektronikoje buvo naudojamos dar prieš 1940 m. Išradus puslaidininkių diodus ir tranzistorius, tačiau po to puslaidininkiai buvo plačiai pritaikyti elektronikos srityje. 1958 m. Išleidęs integruotą grandinę iš Jacko Kilby iš Teksaso instrumentų, puslaidininkių naudojimas elektronikos srityje padidėjo iki precedento neturinčio lygio..

Natūralu, kad puslaidininkiai yra laidūs dėl nemokamų įkrovų. Toks puslaidininkis, medžiaga, kuri natūraliai parodo puslaidininkio savybes, yra žinomas kaip vidinis puslaidininkis. Tobulinant elektroninius komponentus, puslaidininkiai buvo patobulinti, kad būtų didesnio laidumo, pridedant medžiagų ar elementų, kurie padidina krūvio nešėjų skaičių puslaidininkių medžiagoje. Toks puslaidininkis yra žinomas kaip išorinis puslaidininkis.

Daugiau apie vidinius puslaidininkius

Bet kurios medžiagos laidumą lemia elektronai, kuriuos šiluminis sujaudinimas išleidžia į laidumo juostą. Vidinių puslaidininkių atveju išlaisvintų elektronų skaičius yra santykinai mažesnis nei metalų, bet didesnis nei izoliatorių. Tai leidžia labai ribotą medžiagos laidumą. Kai padidėja medžiagos temperatūra, daugiau elektronų patenka į laidumo juostą, taigi padidėja ir puslaidininkio laidumas. Puslaidininkyje yra dviejų rūšių įkrovos nešėjai: elektronai, paleisti į valentės juostą ir laisvas orbitalės, labiau žinomi kaip skylės. Skylių ir elektronų skaičius vidiniame puslaidininkyje yra lygus. Ir skylės, ir elektronai prisideda prie srovės tekėjimo. Taikant potencialo skirtumą, elektronai juda link didesnio potencialo, o skylės juda link mažesnio potencialo.

Yra daug medžiagų, kurios veikia kaip puslaidininkiai, o kai kurios yra elementai, o kai kurios yra junginiai. Silicis ir germanis yra puslaidininkio savybės, o galio arsenidas yra junginys. Paprastai IV grupės elementai ir III ir V grupių elementų junginiai, tokie kaip galio arsenidas, aliuminio fosfidas ir galio nitritas, pasižymi vidinėmis puslaidininkio savybėmis..

Daugiau apie išorinius puslaidininkius

Pridedant skirtingus elementus, puslaidininkių savybės gali būti patobulintos, kad būtų užtikrinta didesnė srovė. Pridėjimo procesas yra žinomas kaip dopingas, o pridėta medžiaga yra žinoma kaip priemaišos. Nešvarumai padidina įkrovos nešėjų skaičių medžiagoje, todėl geresnis laidumas. Remiantis tiekiamu nešikliu, priemaišos klasifikuojamos kaip akceptoriai ir donorai. Donorai yra medžiagos, kurių grotelės turi nesusietus elektronus, o akceptoriai yra medžiagos, kurios tinklelyje palieka skyles. IV grupės puslaidininkiams III grupės elementai yra boras, aliuminis, o V grupės elementai - fosforas ir arsenas. II-V grupės junginiams puslaidininkiams donorai yra selenas, telluras, o priėmėjams - berilis, cinkas ir kadmis..

Jei kaip priemaiša pridedama keletas akceptorių atomų, skylių skaičius padidėja, o medžiagoje yra daugiau teigiamo krūvio nešiklių nei anksčiau. Todėl puslaidininkis, išmirkytas akceptoriaus priemaišomis, vadinamas pozityvaus arba P tipo puslaidininku. Tokiu pat būdu puslaidininkis, išmirkytas donorinėmis priemaišomis, kurių metu medžiagoje lieka daugiau elektronų, vadinamas neigiamo tipo arba N tipo puslaidininku..

Puslaidininkiai naudojami įvairių tipų diodams, tranzistoriams ir susijusiems komponentams gaminti. Lazeriuose, fotoelektriniuose elementuose (saulės elementuose) ir foto detektoriuose taip pat naudojami puslaidininkiai.

Kuo skiriasi vidiniai ir išoriniai puslaidininkiai?

• Puslaidininkiai, kurie nėra išdarinėti, yra žinomi kaip vidiniai puslaidininkiai, o puslaidininkių medžiaga, įmirkyta priemaišomis, yra žinoma kaip išorinis puslaidininkis..

• Vidiniuose puslaidininkiuose teigiamų krūvininkų (skylių) ir neigiamo krūvio nešėjų skaičius yra vienodas, o pridedant priemaišų keičiamas krūvio nešėjų skaičius; taigi išoriniuose puslaidininkiuose jis nevienodas.

• Vidinių puslaidininkių laidumas yra santykinai mažesnis nei išorinių puslaidininkių.