Proprietatea electrică a unui material care se află între izolator precum și conducător auto este cunoscut sub numele de material semiconductor. Cele mai bune exemple de semiconductori sunt Si și Ge. Semiconductorii sunt clasificați în două tipuri și anume semiconductori intrinseci și semiconductori extrinseci (tip P și tip N). Tipul intrinsec este un semiconductor pur, în timp ce un tip extins include impurități pentru a face conductiv. La temperatura camerei, conductivitatea intrinsecă va deveni zero, în timp ce extrinseca va deveni puțin conductivă. Acest articol discută o prezentare generală a intrinsecului semiconductori și semiconductori extrinseci cu doping și diagrame cu benzi energetice.
Ce este Semiconductor intrinsec?
Intrinsec semiconductor definiția este, un semiconductor extrem de pur este un tip intrinsec. În ceea ce privește conceptul de bandă energetică, conductivitatea acestui semiconductor va deveni zero la temperatura camerei, ceea ce este prezentat în figura următoare. Exemplele intrinseci de semiconductori sunt Si & Ge.
Semiconductor intrinsec
În cele de mai sus banda de energie diagramă, banda de conducție este goală, în timp ce banda de valență este complet umplută. Odată ce temperatura crește, poate fi furnizată o anumită energie termică. Deci, electronii din banda de valență sunt furnizați către banda de conducere părăsind banda de valență.
Banda de energie
Fluxul de electroni în timp ce ajunge de la valență la banda de conducere va fi aleatoriu. Găurile formate în interiorul cristalului pot curge, de asemenea, oriunde liber. Deci, comportamentul acestui semiconductor va arăta un TCR negativ ( coeficientul de rezistență la temperatură ). TCR înseamnă că, atunci când temperatura crește, rezistivitatea materialului va fi scăzută și conductivitatea va fi crescută.
Diagrama benzii energetice
Ce este Extrinsec Semiconductor?
Pentru a face ca un semiconductor să fie conductiv, se adaugă unele impurități care se numește semiconductor extrinsec. La temperatura camerei, acest tip de semiconductor va conduce un curent mic, totuși, nu este util în realizarea unei varietăți de dispozitive electronice . Prin urmare, pentru a face conductorul semiconductor, o cantitate mică de impuritate adecvată poate fi adăugată materialului prin procesul de dopare.
Semiconductor extrinsec
Dopajul
Procesul de adăugare a impurității unui semiconductor este cunoscut sub numele de dopaj. Cantitatea de impuritate care se adaugă materialului trebuie controlată în preparatul semiconductor extrinsec. În general, un atom de impuritate poate fi adăugat la 108 atomi ai unui semiconductor.
Prin adăugarea impurității, nr. de găuri sau electroni pot fi mărite pentru ao face conductoare. De exemplu, dacă o impuritate pentavalentă include 5 electroni de valență care sunt adăugați la un semiconductor pur, atunci nr. de electroni vor exista. Pe baza tipului de impuritate adăugat, semiconductorul extrinsec poate fi clasificat în două tipuri, cum ar fi semiconductorul de tip N și semiconductorul de tip P.
Concentrația purtătorului în semiconductor intrinsec
În acest tip de semiconductor, odată ce electronii de valență deteriorează legătura covalentă și se deplasează în banda de conducție, se vor genera două tipuri de purtători de încărcare, cum ar fi găuri și electroni liberi.
Nu-ul. de electroni pentru fiecare unitate de volum din benzile de conducere, altfel nr. de găuri pentru fiecare unitate de volum din banda de valență este cunoscută sub numele de concentrație purtătoare într-un semiconductor intrinsec. În mod similar, concentrația purtătorului de electroni poate fi definită ca nr. de electroni pentru fiecare unitate de volum din banda de conducție, în timp ce nr. de găuri pentru fiecare unitate de volum din banda de valență este cunoscută sub denumirea de concentrație a purtătorului de găuri.
În tipul intrinsec, electronii generați în banda de conducție pot fi echivalenți cu nr. de găuri care sunt generate în banda de valență. Prin urmare, concentrația purtătorilor de electroni este echivalentă cu concentrația purtătorului de găuri. Deci poate fi dat ca
ni = n = p
În cazul în care „n” este concentrația purtătorului de electroni, „P” este concentrația purtătorului găurii și „ni” este concentrația purtătorului intrinsec
În banda de valență, concentrația găurii poate fi scrisă ca
P = Nv e - (EF-ESTEV)/LABT
În banda de conducție, concentrația electronului poate fi scrisă ca
N = P = Nc e - (EC-ESTEF)/LABT
În ecuația de mai sus, „KB” este constanta Boltzmann
‘T’ este temperatura totală a semiconductorului de tip intrinsec
„Nc” este densitatea eficientă a stărilor din banda de conducție.
„Nv” este densitatea eficientă a stărilor din banda de valență.
Conductivitatea semiconductorului intrinsec
Comportamentul acestui semiconductor este ca un izolator perfect la temperatura de zero grade. Deoarece la această temperatură, banda de conducție este goală, banda de valență este plină și pentru conducere, nu există purtători de încărcare. Cu toate acestea, la temperatura camerei, energia termică poate fi suficientă pentru a face un nu imens. a perechilor electron-gaură. Ori de câte ori un câmp electric este aplicat unui semiconductor, apoi fluxul de electroni va fi acolo din cauza mișcării electronilor într-o direcție și găuri în direcția inversă
Pentru un metal, densitatea curentului va fi J = nqEµ
Densitatea de curent într-un semiconductor pur din cauza fluxului de găuri și electroni poate fi dată ca
Jn = nqEµn
Jp = pqEµp
În ecuațiile de mai sus, „n” este concentrația electronilor și „q” este sarcina pe gaură / electron, „p” este concentrația găurilor, „E” este câmpul electric aplicat, „µ’n este mobilitatea electronilor iar „µ’p este mobilitatea găurilor.
Densitatea întregului curent este
J = Jn + Jp
= nqEµn+ pqEµp
Eu =qE (nµn+ pµp)
Unde J = σE, atunci ecuația va fi
σE ==qE (nµn+ pµp)
σ = q (nµn+ pµp)
Aici ‘σ’ este conductivitatea semiconductorului
Nu-ul. de electroni sunt egale cu nr. de găuri în semiconductorul pur deci n = p = ni
„Ni” este concentrația purtătorului de material intrinsec, deci
J =q (niµn+ niµp)
Conductivitatea pură a semiconductorilor va fi
σ=q (niµn+ niµp)
σ=qni (µn+ µp)
Deci conductivitatea semiconductorului pur depinde în principal de mobilitatea intrinsecă a semiconductorului, a electronilor și a găurilor.
Întrebări frecvente
1). Ce este un semiconductor intrinsec și extrinsec?
Tipul pur de semiconductor este de tip intrinsec, în timp ce extrinsecul este semiconductor în care se pot adăuga impurități pentru a-l face conductiv.
2). Care sunt exemplele de tip intrinsec?
Sunt siliciu și germaniu
3). Care sunt tipurile de semiconductori extrinseci?
Sunt semiconductori de tip P și de tip N
4) .De ce semiconductori extrinseci sunt utilizați în fabricarea electronică?
Deoarece conductivitatea electrică de tip extrinsec este mare comparativ cu cea intrinsecă. Deci, acestea sunt aplicabile în proiectarea tranzistoarelor, diodelor etc.
5). Care este conductivitatea intrinsecului?
Într-un semiconductor, impuritățile și defectele structurale au o concentrație extrem de scăzută, cunoscută sub numele de conductivitatea intrinsecului.
Astfel, este vorba despre un prezentare generală a semiconductorului intrinsec și semiconductor extrinsec și diagramă de bandă energetică cu dopaj. Iată o întrebare pentru dvs., care este temperatura intrinsecă?
