Elektrická vlastnost materiálu, který leží mezi izolátor stejně jako Řidič je známý jako polovodičový materiál. Nejlepší příklady polovodičů jsou Si a Ge. Polovodiče se dělí na dva typy, jmenovitě vnitřní polovodičové a vnější polovodičové (typu P a N). Vnitřní typ je čistý druh polovodiče, zatímco rozsáhlý typ obsahuje nečistoty, které jsou vodivé. Při pokojové teplotě se vodivost vnitřní stane nulovou, zatímco vnější bude málo vodivá. Tento článek pojednává o přehledu vnitřní polovodiče a vnější polovodiče s dopingovými a energetickými pásmovými diagramy.
Co je to Intrinsic Semiconductor?
Vnitřní polovodič definice je, polovodič, který je extrémně čistý, je vnitřní typ. V konceptu energetického pásma se vodivost tohoto polovodiče při teplotě místnosti stane nulovou, což ukazuje následující obrázek. Vnitřní příklady polovodičů jsou Si & Ge.
Vnitřní polovodič
Ve výše uvedeném energetické pásmo diagram, vodivé pásmo je prázdné, zatímco valenční pásmo je zcela vyplněno. Jakmile se teplota zvýší, může jí být dodána část tepelné energie. Takže elektrony z valenčního pásma jsou dodávány směrem k vodivému pásmu opuštěním valenčního pásma.
Energetické pásmo
Tok elektronů při dosažení z valence do vodivého pásma bude náhodný. Otvory vytvořené uvnitř krystalu mohou také volně proudit kdekoli. Chování tohoto polovodiče tedy bude mít negativní TCR ( teplotní koeficient odporu ). TCR znamená, že když se teplota zvýší, odpor materiálu se sníží a vodivost se zvýší.
Diagram energetického pásma
Co je to Extrinsic Semiconductor?
Aby byl polovodič vodivý, přidají se některé nečistoty, které se nazývají vnější polovodič. Při pokojové teplotě bude tento druh polovodiče vést malý proud, není však užitečné ho vyrábět elektronická zařízení . Proto, aby byl polovodič vodivý, lze do materiálu přidat malým množstvím vhodné nečistoty dopingovým procesem.
Vnější polovodič
Doping
Proces přidávání nečistoty k polovodiči je známý jako doping. Množství nečistoty, které se přidává do materiálu, musí být regulováno při přípravě vnějšího polovodiče. Obecně lze jeden atom nečistoty přidat ke 108 atomům polovodiče.
Přidáním nečistoty se č. otvorů nebo elektronů lze zvýšit, aby byla vodivá. Například, pokud nečistota Pentavalent obsahuje 5 valenčních elektronů, které jsou přidány do čistého polovodiče, pak ne. elektronů bude existovat. Na základě druhu přidané nečistoty lze extrinsický polovodič rozdělit na dva typy, jako je polovodič typu N a polovodič typu P.
Koncentrace nosiče ve vnitřním polovodiči
U tohoto typu polovodičů, jakmile valenční elektrony poškodí kovalentní vazbu a přesunou se do vodivého pásma, budou generovány dva druhy nosičů náboje, jako jsou díry a volné elektrony.
Ne. elektronů pro každou jednotku objemu ve vodivých pásmech, jinak č. otvorů pro každý jednotkový objem ve valenčním pásmu je známá jako koncentrace nosiče ve vnitřním polovodiči. Podobně lze definovat koncentraci elektronového nosiče jako č. elektronů pro každou jednotku objemu ve vodivém pásmu, zatímco počet otvorů pro každou jednotku objemu uvnitř valenčního pásma je známá jako koncentrace nosiče děr.
Ve vnitřním typu mohou být elektrony, které jsou generovány ve vodivém pásmu, ekvivalentní ne. otvorů, které jsou generovány ve valenčním pásmu. Koncentrace nosičů elektronů je tedy ekvivalentní koncentraci nosiče díry. Dá se tedy uvést jako
ni = n = p
Kde „n“ je koncentrace elektronového nosiče, „P“ je koncentrace nosiče díry a „ni“ je koncentrace vnitřního nosiče
Ve valenčním pásmu lze koncentraci díry zapsat jako
P = Nv e - (EF-JEPROTI)/KBT
Ve vodivém pásmu lze koncentraci elektronu zapsat jako
N = P = Nc e - (E.C-JEF)/KBT
Ve výše uvedené rovnici je „KB“ Boltzmannova konstanta
„T“ je celková teplota polovodiče vnitřního typu
„Nc“ je efektivní hustota stavů ve vodivém pásmu.
„Nv“ je efektivní hustota stavů ve valenčním pásmu.
Vodivost vnitřního polovodiče
Chování tohoto polovodiče je jako dokonalý izolátor při teplotě nula stupňů. Protože při této teplotě je vodivé pásmo prázdné, valenční pásmo je plné a pro vedení neexistují žádné nosiče náboje. Při pokojové teplotě však může tepelná energie stačit k vytvoření obrovského ne. párů elektron-díra. Kdykoli se na polovodič aplikuje elektrické pole a pak tam bude proud elektronů kvůli pohybu elektronů v jednom směru a otvorům v opačném směru
U kovu bude proudová hustota J = nqEu
Hustotu proudu v čistém polovodiči z důvodu toku děr a elektronů lze určit jako
Jn = nqEun
Jp = pqEustr
Ve výše uvedených rovnicích je „n“ koncentrace elektronů a „q“ je náboj na díře / elektronu, „p“ je koncentrace děr, „E“ je aplikované elektrické pole, „u“ je elektronová mobilita a ‚µ’p je mobilita děr.
Hustota celého proudu je
J = Jn + Jp
= nqEµn+ pqEµstr
I =qE (nµn+ pµstr)
Kde J = σE, pak bude rovnice
σE ==qE (nµn+ pµstr)
σ = q (nµn+ pµstr)
Zde „σ“ je vodivost polovodiče
Ne. elektronů se rovná počtu. děr v čistém polovodiči, takže n = p = ni
„Ni“ je koncentrace nosiče vnitřního materiálu, takže
J =q (niµn+ niµstr)
Čistá polovodičová vodivost bude
σ=q (niµn+ niµstr)
σ=qni (µn+ µstr)
Vodivost čistého polovodiče tedy závisí hlavně na pohyblivosti vnitřních polovodičů a elektronů a děr.
Časté dotazy
1). Co je vnitřní a vnější polovodič?
Čistý typ polovodiče je vnitřní typ, zatímco vnější je polovodič, do kterého lze přidávat nečistoty, aby byl vodivý.
2). Jaké jsou příklady vnitřního typu?
Jsou to křemík a germanium
3). Jaké jsou typy vnějších polovodičů?
Jsou to polovodiče typu P a N.
4). Proč se vnější polovodiče používají při výrobě elektroniky?
Protože elektrická vodivost vnějšího typu je vysoká ve srovnání s vnitřní. Jsou tedy použitelné při navrhování tranzistorů, diod atd.
5). Jaká je vnitřní vodivost?
V polovodiči mají nečistoty a strukturní vady extrémně nízkou koncentraci, která je známá jako vnitřní vodivost.
Jedná se tedy o vše o přehled Intrinsic Semiconductor a Extrinsic Semiconductor a diagram energetického pásma s dopingem. Zde je otázka, jaká je vnitřní teplota?
