Välissä olevan materiaalin sähköinen ominaisuus eristin yhtä hyvin kuin kuljettaja tunnetaan puolijohdemateriaalina. Parhaita esimerkkejä puolijohteista ovat Si ja Ge. Puolijohteet luokitellaan kahteen tyyppiin eli sisäiseen puolijohteeseen ja ulkoiseen puolijohteeseen (P-tyyppi ja N-tyyppi). Luontainen tyyppi on puhdasta puolijohde, kun taas laaja tyyppi sisältää epäpuhtauksia johtavaksi. Huoneen lämpötilassa sisäisen johtokyky muuttuu nollaksi, kun taas ulkoisesta johtavuudesta tulee vähän johtavaa. Tässä artikkelissa käsitellään yleiskatsausta sisäisestä puolijohteet ja ulkoiset puolijohteet, joissa on doping- ja energiakaistakaaviot.

Mikä on sisäinen puolijohde?

Luontainen puolijohde määritelmä on, että puolijohde, joka on erittäin puhdas, on luontainen tyyppi. Energiakaistakonseptissa tämän puolijohteen johtavuus muuttuu nollaksi huoneen lämpötilassa, mikä näkyy seuraavassa kuvassa. Sisäiset puolijohde-esimerkit ovat Si & Ge.

Luonnollinen puolijohde

Yllä energia-alue Kaaviossa johtokanta on tyhjä, kun taas valenssikaista on täysin täytetty. Kun lämpötila on noussut, siihen voidaan antaa jonkin verran lämpöenergiaa. Joten elektronit valenssikaistalta syötetään kohti johtamiskaistaa poistumalla valenssikaistasta.

“miten valotunnistin tehdään ”

Energia-alue

Elektronien virtaus valenssista johtokanavalle saavuttaessa on satunnainen. Kristalliin muodostuneet reiät voivat myös virrata missä tahansa vapaasti. Joten tämän puolijohteen käyttäytyminen osoittaa negatiivisen TCR: n ( lämpötilan kestävyyskerroin ). TCR tarkoittaa, että lämpötilan noustessa materiaalin resistanssi pienenee ja johtavuus kasvaa.

Energiakaavion kaavio

Mikä on ulkoinen puolijohde?

Puolijohteen kaltaisen johtavan tekemiseksi lisätään joitain epäpuhtauksia, joita kutsutaan ulkoiseksi puolijohteeksi. Huoneen lämpötilassa tällainen puolijohde johtaa pienen virran, mutta siitä ei ole hyötyä erilaisten elektroniset laitteet . Siksi puolijohteen johtavuuden lisäämiseksi materiaaliin voidaan lisätä pieni määrä sopivaa epäpuhtautta seostamisprosessin avulla.

Ulkoinen puolijohde

Doping

Epäpuhtauden lisääminen puolijohteeseen tunnetaan dopingina. Materiaaliin lisättävän epäpuhtauden määrän on kontrolloitava ulkoisessa puolijohdevalmistuksessa. Yleensä yksi epäpuhtausatomi voidaan lisätä puolijohteen 108 atomiin.

Lisäämällä epäpuhtaus ei. reikien tai elektronien määrää voidaan lisätä johtavaksi. Esimerkiksi, jos viisiarvoinen epäpuhtaus sisältää 5 valenssielektronia, jotka lisätään puhtaaseen puolijohteeseen, niin ei. elektronien määrä on olemassa. Lisätyn epäpuhtauden tyypin perusteella ulkoinen puolijohde voidaan luokitella kahteen tyyppiin, kuten N-tyypin puolijohde ja P-tyypin puolijohde.

Kantoaineen pitoisuus sisäisessä puolijohteessa

Tämän tyyppisissä puolijohteissa, kun valenssielektronit vahingoittavat kovalenttista sidosta ja siirtyvät johtokanavaan, syntyy kahdenlaisia varauksen kantajia kuten reikiä ja vapaita elektroneja.
Ei. elektronia kutakin tilavuusyksikköä kohti johtokaistojen sisällä, muuten ei. reikä kutakin tilavuusyksikköä kohti valenssikaistalla kutsutaan kantajapitoisuudeksi sisäisessä puolijohteessa. Vastaavasti elektronikantajapitoisuus voidaan määritellä ei. elektronia kutakin tilavuusyksikköä kohti johtokaistalla, kun taas ei. reikien määrä kutakin tilavuusyksikköä kohti valenssikaistalla tunnetaan reiän kantajapitoisuutena.

Sisäisessä tyypissä elektronit, jotka syntyvät johtokaistassa, voivat olla samanarvoisia kuin ei. reikiä, jotka syntyvät valenssikaistalla. Siksi elektronikantajien konsentraatio on sama kuin reikäkantajien konsentraatio. Joten se voidaan antaa nimellä

ni = n = p

Jos ’n’ on elektronikantajan pitoisuus, ’P’ on reiän kantajan pitoisuus ja ’ni’ on sisäisen kantajan pitoisuus

Valenssialueella reiän pitoisuus voidaan kirjoittaa seuraavasti

P = Nv e - (E_F-ON_V) / TO_BT

Johtokaistalla elektronin pitoisuus voidaan kirjoittaa seuraavasti

N = P = Nce - (E_C-ON_F) / TO_BT

Edellä olevassa yhtälössä ’KB’ on Boltzmannin vakio

’T’ on luontaistyyppisten puolijohteiden kokonaislämpötila

’Nc’ on tilojen tehokas tiheys johtumisalueella.

’Nv’ on tilojen tehokas tiheys valenssialueella.

Sisäisen puolijohteen johtavuus

Tämän puolijohteen käyttäytyminen on kuin täydellinen eristin nollan asteen lämpötilassa. Koska tässä lämpötilassa johtumisnauha on tyhjä, valenssikaista on täynnä ja johtamiseen ei ole varauksen kantajia. Lämpöenergia voi kuitenkin huoneenlämpötilassa olla riittävä valtavan ei. elektroni-reikäpareista. Aina kun sähkökenttä kohdistetaan puolijohteeseen, ja sitten elektronit virtaavat siellä, koska elektronit liikkuvat yhdessä suunnassa ja aukot vastakkaiseen suuntaan

Metallille virtatiheys on J = nqEµ

Virran tiheys puhtaassa puolijohteessa reikien ja elektronien virtauksen takia voidaan antaa muodossa

Jn = nqEµ_n

Jp = pqEµ_s

Edellä olevissa yhtälöissä ’n’ on elektronien pitoisuus ja ’q’ on reikien / elektronien varaus, ’p’ on reikien pitoisuus, ’E’ on käytetty sähkökenttä, ’µ’ on elektronien liikkuvuus ja ”µ” on reikien liikkuvuus.

Koko virran tiheys on

J = Jn + Jp

= nqEµ_n+ pqEµ_s

I =qE (nµ_n+ pµ_s)

Missä J = σE, yhtälö tulee olemaan

σE ==qE (nµ_n+ pµ_s)

σ = q (nµ_n+ pµ_s)

Tässä σ on puolijohteen johtavuus

Ei. elektronien määrä on yhtä suuri kuin ei. reikien puhtaassa puolijohteessa, joten n = p = ni

’Ni’ on luontaisen materiaalin kantajapitoisuus, joten

J =q (niµ_n+ niµ_s)

Puhdas puolijohteiden johtavuus on

σ=q (niµ_n+ niµ_s)

σ=qni (µ_n+ u_s)

Joten puhtaan puolijohteen johtavuus riippuu pääasiassa sisäisestä puolijohteen, elektronien ja reikien liikkuvuudesta.

UKK

1). Mikä on sisäinen ja ulkoinen puolijohde?

Puhdas puolijohdetyyppi on sisäinen tyyppi, kun taas ulkopuolinen on puolijohde, johon voidaan lisätä epäpuhtauksia johtavaksi.

2). Mitkä ovat sisäisen tyypin esimerkkejä?

Ne ovat piitä ja germaaniumia

3). Mitkä ovat ulkoisten puolijohteiden tyypit?

Ne ovat P- ja N-tyypin puolijohteita

4) .Miksi ulkoisia puolijohteita käytetään elektroniikan valmistuksessa?

Koska ulkoisen tyypin sähkönjohtavuus on korkea verrattuna luontaiseen. Joten näitä voidaan käyttää suunnittelemalla transistoreita, diodeja jne.

5). Mikä on sisäisen johtavuus?

Puolijohteessa epäpuhtauksien ja rakenteellisten vikojen pitoisuus on äärimmäisen pieni, mikä tunnetaan sisäisen johtavuutena.

Näin ollen kyse on kaikesta yleiskatsaus sisäiseen puolijohteeseen ja ulkoisen puolijohteen ja energian kaavakuva dopingilla. Tässä on kysymys sinulle, mikä on sisäisen lämpötilan lämpötila?