Електрическото свойство на материал, който се намира между изолатор както и шофьор е известен като полупроводников материал. Най-добрите примери за полупроводници са Si и Ge. Полупроводниците се класифицират в два типа, а именно вътрешни полупроводници и външни полупроводници (P-тип и N-тип). Вътрешният тип е чист вид полупроводник, докато обширен тип включва примеси, които правят проводимост. При стайна температура проводимостта на присъщата ще стане нула, докато външната ще стане малко проводима. Тази статия разглежда общ преглед на присъщите полупроводници и външни полупроводници с допинг и диаграми на енергийната лента.
Какво е вътрешен полупроводник?
Вътрешно полупроводник определението е, че полупроводникът, който е изключително чист, е присъщ тип. По отношение на концепцията за енергийната лента, проводимостта на този полупроводник ще стане нула при стайна температура, което е показано на следващата фигура. Присъщите примери за полупроводници са Si & Ge.
Вътрешен полупроводник
В горното енергийна лента диаграмата, проводимостта е празна, докато валентната лента е запълнена напълно. След като температурата се повиши, към нея може да се подаде малко топлинна енергия. Така че електроните от валентната зона се подават към проводимата зона, като напускат валентната зона.
Енергийна лента
Потокът на електрони, докато достига от валентност до проводимостта, ще бъде случаен. Дупките, образувани в кристала, също могат да текат навсякъде свободно. Така че, поведението на този полупроводник ще покаже отрицателен TCR ( температурен коефициент на съпротивление ). TCR означава, че когато температурата се повиши, съпротивлението на материала ще бъде намалено и проводимостта ще бъде увеличена.
Диаграма на енергийната лента
Какво представлява външният полупроводник?
За да се получи полупроводник като проводящ, тогава се добавят някои примеси, което се нарича външен полупроводник. При стайна температура този вид полупроводници ще провеждат малък ток, но не е полезно да се правят различни електронни устройства . Следователно, за да направи полупроводника проводящ, малко количество подходящо примес може да се добави към материала чрез процеса на допиране.
Външен полупроводник
Допинг
Процесът на добавяне на примес към полупроводник е известен като легиране. Количеството примеси, което се добавя към материала, трябва да се контролира при външната полупроводникова подготовка. Като цяло, един примесен атом може да бъде добавен към 108 атома на полупроводник.
Чрез добавяне на примес, не. на дупки или електрони могат да бъдат увеличени, за да го направят проводим. Например, ако петивалентният примес включва 5 валентни електрона, които се добавят към чист полупроводник, тогава не. от електроните ще съществуват. Въз основа на вида на добавените примеси, външният полупроводник може да бъде класифициран в два типа като полупроводник от тип N и полупроводник тип P.
Концентрация на носител във вътрешен полупроводник
При този тип полупроводници, след като валентните електрони повредят ковалентната връзка и се преместят в проводимата лента, ще се генерират два вида носители на заряд като дупки и свободни електрони.
Не. от електрони за всяка единица обем в зоните на проводимост, иначе не. от отвори за всяка единица обем във валентната лента е известна като концентрация на носител във вътрешен полупроводник. По подобен начин, концентрацията на електронен носител може да се определи като номер. на електрони за всяка единица обем в зоната на проводимост, докато номер. от отвори за всяка единица обем във валентната лента е известна като концентрация на носител на отвори.
Във вътрешен тип електроните, които се генерират в проводимата зона, могат да бъдат еквивалентни на не. на дупки, които се генерират във валентната лента. Следователно концентрацията на електронни носители е еквивалентна на концентрацията на носител на дупки. Така че може да се даде като
ni = n = p
Когато „n“ е концентрацията на електронен носител, „P“ е концентрацията на носителя на дупката, а „ni“ е концентрацията на вътрешния носител
Във валентната лента концентрацията на дупката може да бъде записана като
P = Nv e -(EF-ИСV)/ДА СЕБ.т
В зоната на проводимост концентрацията на електрон може да бъде записана като
N = P = Nc e -(E° С-ИСF)/ДА СЕБ.т
В горното уравнение „KB“ е константата на Болцман
„T“ е общата температура на полупроводника от вътрешен тип
‘Nc’ е ефективната плътност на състоянията в проводимата зона.
‘Nv’ е ефективната плътност на състоянията във валентната лента.
Проводимостта на вътрешния полупроводник
Поведението на този полупроводник е като перфектен изолатор при нулева температура. Тъй като при тази температура проводимостта е празна, валентната зона е пълна и за проводимост няма носители на заряд. Въпреки това, при стайна температура топлинната енергия може да бъде достатъчна, за да направи огромно не. на двойки електрон-дупка. Всеки път, когато електрическо поле е приложено към полупроводник, и тогава електроните ще бъдат там, поради движението на електрони в една посока и дупки в обратна посока
За метал плътността на тока ще бъде J = nqEµ
Плътността на тока в чист полупроводник поради потока от дупки и електрони може да бъде дадена като
Jn = nqEµн
Jp = pqEµстр
В горните уравнения ‘n’ е концентрацията на електрони и ‘q’ е зарядът върху дупка / електрон, ‘p’ е концентрацията на дупки, ‘E’ е приложеното електрическо поле, ‘µ’n е електронна мобилност и ‘µ’p е мобилността на дупките.
Плътността на целия ток е
J = Jn + Jp
= nqEµн+ pqEµстр
I =qE (nµн+ pµстр)
Когато J = σE, тогава уравнението ще бъде
σE ==qE (nµн+ pµстр)
σ = q (nµн+ pµстр)
Тук ‘σ’ е проводимостта на полупроводника
Не. на електроните са равни на не. на дупките в чистия полупроводник, така че n = p = ni
‘Ni’ е концентрацията на носител на присъщ материал, така че
J =q (niµн+ niµстр)
Чистата полупроводникова проводимост ще бъде
σ=q (niµн+ niµстр)
σ=qni (µн+ µстр)
Така че проводимостта на чистия полупроводник зависи главно от вътрешната подвижност на полупроводника и електроните и дупките.
Често задавани въпроси
1). Какво е вътрешен и външен полупроводник?
Чистият тип полупроводник е вътрешният тип, докато външният е полупроводникът, в който могат да се добавят примеси, за да го направят проводим.
2). Какви са примерите от присъщ тип?
Те са силиций и германий
3). Какви са видовете външни полупроводници?
Те са Р-тип и N-тип полупроводници
4). Защо външните полупроводници се използват в производството на електроника?
Тъй като електрическата проводимост на външния тип е висока в сравнение с вътрешната. Така че те са приложими при проектирането на транзистори, диоди и т.н.
5). Каква е проводимостта на присъщата?
В един полупроводник примесите и структурните дефекти имат изключително ниска концентрация, известна като проводимост на присъщата.
По този начин това е всичко за общ преглед на вътрешния полупроводник и Диаграма на външния полупроводник и енергийна лента с допинг. Ето въпрос към вас, каква е вътрешната температура?
