A között található anyag elektromos tulajdonsága szigetelő valamint sofőr félvezető anyagként ismert. A félvezetők legjobb példái a Si és a Ge. A félvezetőket két típusba sorolják, nevezetesen belső félvezetővé és külső félvezetővé (P-típusú és N-típusú). A belső típus tiszta félvezető, míg egy kiterjedt típus tartalmaz szennyeződéseket a vezetőképesség érdekében. Szobahőmérsékleten az intrinsic vezetőképessége nulla lesz, míg az extrinsic kevéssé vezetőképes. Ez a cikk az intrinsic áttekintését tárgyalja félvezetők és külső félvezetők doppingolással és energiasáv diagramokkal.
Mi az a belső félvezető?
Belső félvezető definíció szerint egy félvezető, amely rendkívül tiszta, egy belső típus. Az energiasáv-koncepció szerint ennek a félvezetőnek a vezetőképessége szobahőmérsékleten nulla lesz, amelyet a következő ábra mutat. A belső félvezető példák a Si & Ge.
Belső félvezető
A fentiekben energia sáv ábrán a vezetési sáv üres, míg a vegyérték-sáv teljesen kitöltött. Ha a hőmérséklet megemelkedik, akkor némi hőenergia szállítható hozzá. Tehát az elektronok a vegyérték sávból a vezetősáv felé jutnak a vegyérték sáv elhagyásával.
Energy Band
Az elektronok áramlása véletlenszerű, miközben a vegyértéktől a vezetősávig ér. A kristályban kialakult lyukak bárhol szabadon áramolhatnak. Tehát ennek a félvezetőnek a viselkedése negatív TCR-t mutat ( hőmérsékleti ellenállási együttható ). A TCR azt jelenti, hogy amikor a hőmérséklet emelkedik, az anyag ellenállása csökken és a vezetőképesség nő.
Energiasáv diagram
Mi az a külső félvezető?
Annak érdekében, hogy egy félvezető vezetőképessé váljon, hozzáadódik néhány szennyeződés, amelyet külső félvezetőnek nevezünk. Szobahőmérsékleten ez a fajta félvezető kicsi áramot fog vezetni, azonban sokféle előállításához nem hasznos elektronikus eszközök . Ezért ahhoz, hogy a félvezető vezetőképessé váljon, egy kis mennyiségű megfelelő szennyeződést adhatunk az anyaghoz az adalékolással.
Külső félvezető
Dopping
A szennyeződés hozzáadása egy félvezetőhöz dopping néven ismert. Az anyaghoz adott szennyeződés mennyiségét az extrinsic félvezető előkészítés során ellenőrizni kell. Általában egy szennyező atom hozzáadható a félvezető 108 atomjához.
A szennyeződés hozzáadásával a sz. lyukak vagy elektronok növelhetők, hogy vezetővé váljanak. Például, ha egy ötértékű szennyeződés 5 vegyértékű elektront tartalmaz, amelyeket hozzáadunk egy tiszta félvezetőhöz, akkor a nem. elektronok léteznek. A hozzáadott szennyeződés fajtája alapján a külső félvezető két típusba sorolható, mint például az N típusú félvezető és a P típusú félvezető.
Vivő koncentráció a belső félvezetőben
Ebben a típusú félvezetőben, ha a vegyérték elektronok károsítják a kovalens kötést és elmozdulnak a vezetősávba, akkor kétféle töltéshordozó keletkezik, mint lyukak és szabad elektronok.
A nem. elektronok a vezetési sávokon belül minden egységnyi térfogatra, különben a sz. a vegyérték-sávon belüli egységnyi térfogatú lyukak vivőanyag-koncentrációként ismertek egy belső félvezetőben. Hasonlóképpen az elektronhordozó-koncentráció meghatározható a nem. elektronok a vezetési sávon belüli egységnyi térfogatra, míg a sz. lyukak a vegyérték-sávon belüli egységnyi térfogatra, lyukhordozó koncentrációnak nevezik.
Belső típusban a vezetési sávon belül keletkező elektronok egyenértékűek lehetnek a nem. lyukak, amelyek a vegyérték sávon belül keletkeznek. Ezért az elektronhordozók koncentrációja megegyezik a lyukhordozók koncentrációjával. Tehát adható úgy
ni = n = p
Ahol „n” az elektronhordozó koncentrációja, „P” a lyuk hordozójának koncentrációja és „ni” a belső hordozó koncentrációja
A vegyérték sávban a lyuk koncentrációja így írható fel
P = Nv e - (EF-ISV)/NAK NEKBT
A vezetési sávban az elektron koncentrációja felírható
N = P = Nc e - (EC-ISF)/NAK NEKBT
A fenti egyenletben a ’KB’ a Boltzmann-állandó
A „T” a belső típusú félvezető teljes hőmérséklete
Az „Nc” az állapotok tényleges sűrűsége a vezetési sávon belül.
Az „Nv” a vegyértéksávon belüli állapotok tényleges sűrűsége.
A belső félvezető vezetőképessége
Ennek a félvezetőnek a viselkedése olyan, mint egy tökéletes szigetelő nulla fokos hőmérsékleten. Mivel ezen a hőmérsékleten a vezetősáv üres, a vegyértéksáv tele van és a vezetéshez nincsenek töltéshordozók. Szobahőmérsékleten azonban a hőenergia elegendő lehet egy hatalmas nem elkészítéséhez. elektron-lyuk párokból. Amikor egy elektromos mezőt alkalmaznak egy félvezetőre, akkor az elektronok áramlása ott lesz, mivel az elektronok egy irányban mozognak, és a lyukak fordított irányban
Egy fém esetében az áram sűrűsége lesz J = nqEµ
A tiszta félvezető áramsűrűsége a furatok és az elektronok áramlása miatt így adható meg
Jn = nqEµn
Jp = pqEµo
A fenti egyenletekben az „n” az elektronok koncentrációja és a „q” a furat / elektron töltése, a „p” a lyukak koncentrációja, az „E” az alkalmazott elektromos tér, az „µ” a elektronmobilitás és a „µ’p” a lyukak mobilitása.
Az egész áram sűrűsége
J = Jn + Jp
= nqEµn+ pqEµo
I =qE (nµn+ pµo)
Ahol J = σE, akkor az egyenlet lesz
σE ==qE (nµn+ pµo)
σ = q (nµn+ pµo)
Itt ’σ’ a félvezető vezetőképessége
A nem. az elektronok száma megegyezik a nem. lyukak a tiszta félvezetőben, így n = p = ni
’Ni’ a belső anyag hordozó koncentrációja, tehát
J =q (niµn+ niµo)
A tiszta félvezető vezetőképesség az lesz
σ=q (niµn+ niµo)
σ=qni (µn+ µo)
Tehát a tiszta félvezető vezetőképessége elsősorban a belső félvezető, az elektronok és a furatok mobilitásától függ.
GYIK
1). Mi az a belső és a külső félvezető?
A félvezető tiszta típusa a belső típus, míg az külső az a félvezető, amelybe szennyeződések adhatók, hogy vezetőképessé váljanak.
2). Melyek a belső típus példái?
Szilícium és germánium
3). Milyen típusúak a külső félvezetők?
P és N típusú félvezetők
4). Miért használnak külső félvezetőket az elektronikai gyártásban?
Mivel az extrinsic típusú elektromos vezetőképesség magas, mint az intrinsic. Tehát ezek alkalmazhatók tranzisztorok, diódák stb. Tervezésénél.
5.) Mi az intrinsic vezetőképessége?
Egy félvezetőben a szennyeződések és a szerkezeti hibák rendkívül alacsony koncentrációval rendelkeznek, a belső vezetőképesség néven ismertek.
Így mindez egy a belső félvezető áttekintése és külső félvezető és energia sávdiagram doppingolással. Itt van egy kérdés az Ön számára, mi a belső hőmérséklet?
