Materjali elektriline omadus, mis jääb nende vahele isolaator sama hästi kui autojuht on tuntud kui pooljuhtmaterjal. Parimad pooljuhtide näited on Si ja Ge. Pooljuhid liigitatakse kahte tüüpi: sisemine pooljuht ja välimine pooljuht (P-tüüpi ja N-tüüpi). Sisemine tüüp on puhas pooljuht, samas kui ulatuslik tüüp sisaldab juhtivaks muutmiseks lisandeid. Toatemperatuuril muutub sisemine juhtivus nulli, samas kui välimine muutub vähe juhtivaks. Selles artiklis käsitletakse ülevaadet sisemisest pooljuhid ja välised pooljuhid koos dopingu ja energiaribade diagrammidega.
Mis on sisemine pooljuht?
Sisemine pooljuht määratlus on see, et pooljuht, mis on äärmiselt puhas, on sisemine tüüp. Energiaribade kontseptsiooni järgi muutub selle pooljuhi juhtivus toatemperatuuril nulliks, mis on näidatud järgmisel joonisel. Sisemised pooljuhtide näited on Si & Ge.
Sisemine pooljuht
Eespool energia bänd diagrammil on juhtivusriba tühi, samas kui valentsriba täidetakse täielikult. Kui temperatuur on tõusnud, saab sellele anda veidi soojusenergiat. Niisiis tarnitakse valentsribast pärit elektronid juhtimisriba suunas, lahkudes valentsribast.
Energia bänd
Elektroonide voog valentsist juhtivusribani jõudes on juhuslik. Kristalli sisse tekkinud augud võivad ka vabalt kõikjal voolata. Niisiis, selle pooljuhi käitumine näitab negatiivset TCR-i ( temperatuuri takistustegur ). TCR tähendab, et temperatuuri tõustes materjali takistus väheneb ja juhtivus suureneb.
Energiaribade skeem
Mis on väline pooljuht?
Selleks, et muuta pooljuht juhtivaks, lisatakse mõned lisandid, mida nimetatakse väliseks pooljuhiks. Toatemperatuuril juhib selline pooljuht väikest voolutugevust, kuid sellest pole abi mitmesuguste tegemisel elektroonilised seadmed . Seetõttu võib pooljuhi juhtivaks muutmiseks lisada dopinguprotsessi abil materjalile väikese koguse sobivat lisandit.
Väline pooljuht
Doping
Lisandite lisamine pooljuhile on tuntud kui doping. Materjalile lisatud lisandite hulka peab välises pooljuhtide valmistamisel kontrollima. Üldiselt võib pooljuhi 108 aatomile lisada ühe lisaaatomi.
Lisandi lisamisega lisati nr. aukude või elektronide arvu saab suurendada, et muuta see juhtivaks. Näiteks kui pentavalentne lisand sisaldab 5 valentselektroni, mis lisatakse puhtale pooljuhile, siis nr. elektronide olemasolu. Lisatud lisandite liigi põhjal saab välise pooljuhi klassifitseerida kahte tüüpi, näiteks N-tüüpi pooljuhid ja P-tüüpi pooljuhid.
Kandja kontsentratsioon sisemises pooljuhis
Seda tüüpi pooljuhtides, kui valentselektroonid kahjustavad kovalentset sidet ja liiguvad juhtimisriba, tekivad kahte tüüpi laengukandjad nagu augud ja vabad elektronid.
Ei elektrone iga mahuühiku kohta juhtimisribades, vastasel juhul ei. aukude arv mahuühiku kohta valentsribas on kandja kontsentratsioon sisemises pooljuhis. Samamoodi võib elektronkandja kontsentratsiooni määratleda kui nr. elektrone iga juhtimisriba mahuühiku kohta, samas kui nr. aukude arv valentsriba iga ruumalaühiku kohta on aukukandja kontsentratsioon.
Sisemises tüübis võivad juhtimisribas tekkivad elektronid olla samaväärsed nr. aukudest, mis tekivad valentsribas. Seetõttu on elektronkandjate kontsentratsioon samaväärne aukukandja kontsentratsiooniga. Nii et seda saab anda kui
ni = n = p
Kui „n” on elektronkandja kontsentratsioon, siis „P” on ava kandja kontsentratsioon ja „ni” on sisemise kandja kontsentratsioon
Valentsribas võib augu kontsentratsiooni kirjutada järgmiselt
P = Nv e - (EF-ONV) / TOBT
Juhtivusribas saab elektroni kontsentratsiooni kirjutada järgmiselt
N = P = Nce - (EC-ONF) / TOBT
Ülaltoodud võrrandis on ‘KB’ Boltzmanni konstant
‘T’ on sisemist tüüpi pooljuhtide kogutemperatuur
‘Nc’ on olekute efektiivne tihedus juhtimisribas.
‘Nv’ on seisundite efektiivne tihedus valentsribas.
Sisemise pooljuhi juhtivus
Selle pooljuhi käitumine on nagu täiuslik isolaator null kraadi temperatuuril. Kuna sellel temperatuuril on juhtivusriba tühi, valentsiriba on täis ja juhtivuse jaoks pole laengukandjaid. Kuid toatemperatuuril võib soojusenergia olla piisav tohutu ei. elektronide-aukude paaridest. Alati, kui pooljuhile rakendatakse elektrivälja, on elektrone seal ühes suunas liikuvate elektronide ja vastassuunas olevate aukude tõttu.
Metalli jaoks on voolutihedus J = nqEµ
Voolutihedust puhta pooljuhi sees aukude ja elektronide voolu tõttu võib anda järgmiselt
Jn = nqEµn
Jp = pqEµlk
Ülaltoodud võrrandites on n n elektronide kontsentratsioon ja q on augu / elektroni laeng, p on aukude kontsentratsioon, E on rakendatud elektriväli, µn elektronide liikuvus ja µp on aukude liikuvus.
Kogu voolu tihedus on
J = Jn + Jp
= nqEµn+ pqEµlk
I =qE (nn+ pµlk)
Kus J = σE, siis on võrrand
σE ==qE (nn+ pµlk)
σ = q (nµn+ pµlk)
Siin on σ pooljuhi juhtivus
Ei elektronide arv on võrdne ei-ga. aukudes puhtas pooljuhis, nii et n = p = ni
‘Ni’ on sisemise materjali kandja kontsentratsioon, seega
J =q (niµn+ niµlk)
Puhas pooljuhtjuhtivus saab olema
σ=q (niµn+ niµlk)
σ=qni (µn+ µlk)
Nii et puhta pooljuhi juhtivus sõltub peamiselt sisemisest pooljuhist, elektronidest ja aukude liikuvusest.
KKK
1). Mis on sisemine ja väline pooljuht?
Puhas pooljuhi tüüp on sisemine tüüp, samas kui väline, see on pooljuht, kuhu saab lisada lisandeid, et muuta see juhtivaks.
2). Millised on sisemise tüübi näited?
Need on räni ja germaanium
3). Mis on väliste pooljuhtide tüübid?
Need on P-tüüpi ja N-tüüpi pooljuhid
4). Miks kasutatakse väliseid pooljuhte elektroonika tootmisel?
Kuna välise tüübi elektrijuhtivus on sisemisega võrreldes kõrge. Nii et need on rakendatavad transistoride, dioodide jne projekteerimisel.
5). Mis on sisemise juhtivus?
Pooljuhis on lisandite ja struktuuridefektide äärmiselt madal kontsentratsioon tuntud kui sisemise juhtivus.
Seega on see kõik an ülevaade sisemisest pooljuhist ja välise pooljuhi ning energiaribade skeem koos dopinguga. Siin on teile küsimus, milline on sisemise temperatuuri temperatuur?
