Materiāla elektriskā īpašība, kas atrodas starp izolators kā arī šoferis ir pazīstams kā pusvadītāju materiāls. Labākie pusvadītāju piemēri ir Si un Ge. Pusvadītājus klasificē divos veidos, proti, iekšējos pusvadītājos un ārējos pusvadītājos (P-veida un N-veida). Raksturīgais tips ir tīrs pusvadītāju veids, turpretī plašā tipā ietilpst piemaisījumi, lai padarītu vadošus. Istabas temperatūrā iekšējā vadītspēja kļūs nulle, bet ārējā - maz vadoša. Šajā rakstā ir apskatīts iekšējo pārskats pusvadītāji un ārējie pusvadītāji ar dopinga un enerģijas joslu diagrammām.
Kas ir iekšējais pusvadītājs?
Raksturīgs pusvadītājs definīcija ir tāda, ka pusvadītājs, kas ir ārkārtīgi tīrs, ir raksturīgs veids. Pēc enerģijas joslas koncepcijas šī pusvadītāja vadītspēja istabas temperatūrā kļūs nulle, kas parādīta nākamajā attēlā. Iekšējie pusvadītāju piemēri ir Si & Ge.
Iekšējais pusvadītājs
Iepriekš enerģijas josla diagramma, vadīšanas josla ir tukša, savukārt valences josla ir pilnībā piepildīta. Kad temperatūra ir paaugstināta, tai var piegādāt nedaudz siltumenerģijas. Tātad elektroni no valences joslas tiek piegādāti vadīšanas joslas virzienā, atstājot valences joslu.
Enerģijas josla
Elektronu plūsma, sasniedzot no valences līdz vadīšanas joslai, būs nejauša. Caurumi, kas izveidojušies kristālā, var arī brīvi plūst jebkur. Tātad šī pusvadītāja uzvedība parādīs negatīvu TCR ( temperatūras pretestības koeficients ). TCR nozīmē, ka, paaugstinoties temperatūrai, materiāla pretestība tiks samazināta un vadītspēja palielināsies.
Enerģijas joslas diagramma
Kas ir ārējais pusvadītājs?
Lai pusvadītāju padarītu vadošu, tad pievieno dažus piemaisījumus, kurus sauc par ārējiem pusvadītājiem. Telpas temperatūrā šāda veida pusvadītāji vadīs nelielu strāvu, tomēr tas nav noderīgi, veidojot dažādus elektroniskās ierīces . Tāpēc, lai pusvadītāju padarītu vadošu, ar dopinga procesu materiālam var pievienot nelielu daudzumu piemērotu piemaisījumu.
Ārējais pusvadītājs
Dopings
Piemaisījumu pievienošanas process pusvadītājam ir pazīstams kā dopings. Materiālam pievienotā piemaisījuma daudzums jākontrolē ārējā pusvadītāja sagatavošanā. Parasti vienu piemaisījuma atomu var pievienot 108 pusvadītāja atomiem.
Pievienojot piemaisījumu, nē. caurumu vai elektronu daudzumu var palielināt, lai padarītu to vadošu. Piemēram, ja piecvērtīgais piemaisījums satur 5 valences elektronus, kas tiek pievienoti tīram pusvadītājam, tad nē. elektronu pastāvēs. Pamatojoties uz pievienotā piemaisījuma veidu, ārējo pusvadītāju var klasificēt divos veidos, piemēram, N tipa pusvadītājā un P tipa pusvadītājā.
Nesēja koncentrācija iekšējā pusvadītājā
Šāda veida pusvadītājos, kad valences elektroni sabojās kovalento saiti un pārvietosies vadīšanas joslā, tiks ģenerēti divu veidu lādiņu nesēji, piemēram, caurumi un brīvie elektroni.
Nē. elektronu katram tilpuma vienībai vadīšanas joslās, pretējā gadījumā Nr. caurumu katram tilpuma vienībai valences joslā ir pazīstams kā nesēja koncentrācija iekšējā pusvadītājā. Līdzīgi elektronu nesēja koncentrāciju var definēt kā nē. elektronu katram tilpuma vienībai vadīšanas joslā, savukārt Nr. urbumu katram tilpuma vienībai valences joslā sauc par caurumu nesēja koncentrāciju.
Iekšējā tipā elektroni, kas tiek ģenerēti vadīšanas joslā, var būt līdzvērtīgi nē. caurumu, kas rodas valences joslā. Tāpēc elektronu nesēju koncentrācija ir līdzvērtīga caurumu nesēju koncentrācijai. Tātad to var dot kā
ni = n = p
Kur ‘n’ ir elektronu nesēja koncentrācija, ‘P’ ir cauruma nesēja koncentrācija un ‘ni’ ir iekšējā nesēja koncentrācija
Valences joslā cauruma koncentrāciju var rakstīt kā
P = Nv e - (EF-ISV) / UZBT
Vadīšanas joslā elektrona koncentrāciju var ierakstīt kā
N = P = Nc e - (EC-ISF) / UZBT
Iepriekš minētajā vienādojumā ‘KB’ ir Boltmana konstante
‘T’ ir iekšējā pusvadītāja kopējā temperatūra
‘Nc’ ir faktiskais stāvokļu blīvums vadīšanas joslā.
‘Nv’ ir efektīvais stāvokļu blīvums valences joslā.
Iekšējā pusvadītāja vadītspēja
Šī pusvadītāja uzvedība ir kā ideāls izolators nulles grādu temperatūrā. Tā kā šajā temperatūrā vadīšanas josla ir tukša, valences josla ir pilna un vadīšanai nav lādiņu nesēju. Tomēr istabas temperatūrā siltuma enerģija var būt pietiekama, lai veiktu milzīgu nē. no elektronu-caurumu pāriem. Ikreiz, kad pusvadītājam tiek piemērots elektriskais lauks, un tad elektroni plūst, jo elektroni pārvietojas vienā virzienā, un caurumi atrodas pretējā virzienā
Metālam pašreizējais blīvums būs J = nqEµ
Strāvas blīvumu tīrā pusvadītājā caurumu un elektronu plūsmas dēļ var norādīt kā
Jn = nqEµn
Jp = pqEµlpp
Iepriekšējos vienādojumos ‘n’ ir elektronu koncentrācija un ‘q’ ir urbuma / elektrona lādiņš, ‘p’ ir urbumu koncentrācija, ‘E’ ir pielietotais elektriskais lauks, ‘µ’n ir elektronu mobilitāte un ‘µ’p ir caurumu mobilitāte.
Visas strāvas blīvums ir
J = Jn + Jp
= nqEµn+ pqEµlpp
Es =qE (nµn+ pµlpp)
Kur J = σE, tad vienādojums būs
σE ==qE (nµn+ pµlpp)
σ = q (nµn+ pµlpp)
Šeit ‘σ’ ir pusvadītāja vadītspēja
Nē. elektroni ir vienādi ar nē. caurumu tīrā pusvadītājā, tātad n = p = ni
‘Ni’ ir iekšējā materiāla nesēja koncentrācija, tātad
Dž =q (niµn+ niµlpp)
Tīra pusvadītāju vadītspēja būs
σ=q (niµn+ niµlpp)
σ=qni (µn+ µlpp)
Tātad tīra pusvadītāja vadītspēja galvenokārt ir atkarīga no iekšējā pusvadītāja, elektronu un caurumu mobilitātes.
Bieži uzdotie jautājumi
1). Kas ir iekšējais un ārējais pusvadītājs?
Tīrais pusvadītāju tips ir iekšējais, turpretī ārējais ir pusvadītājs, kurā var pievienot piemaisījumus, lai padarītu to vadošu.
2). Kādi ir raksturīgā veida piemēri?
Tie ir silīcijs un germānijs
3). Kādi ir ārējo pusvadītāju veidi?
Tie ir P tipa un N tipa pusvadītāji
4). Kāpēc ārējie pusvadītāji tiek izmantoti elektronikas ražošanā?
Tā kā ārējā elektriskā vadītspēja ir augsta, salīdzinot ar iekšējo. Tātad tie ir piemērojami, izstrādājot tranzistorus, diodes utt.
5). Kāda ir iekšējā vadītspēja?
Pusvadītājā piemaisījumu un strukturālo defektu koncentrācija ir ārkārtīgi zema, un to sauc par iekšējo vadītspēju.
Tādējādi tas viss ir par iekšējā pusvadītāja pārskats un ārējo pusvadītāju un enerģijas joslu diagramma ar dopingu. Šeit ir jautājums jums, kāda ir iekšējā temperatūra?
