Intrinsic vs Extrinsic Semiconductor
Det är anmärkningsvärt att den moderna elektroniken är baserad på en typ av material, halvledare. Halvledare är material som har en mellanliggande ledningsförmåga mellan ledare och isolatorer. Halvledarmaterial användes i elektronik redan före uppfinningen av halvledardiod och transistor på 1940-talet, men efter det fann halvledare stor tillämpning inom elektronikområdet. 1958 lyfte uppfinningen av den integrerade kretsen av Jack Kilby från Texas-instrument användningen av halvledare inom elektronik till en aldrig tidigare skådad nivå.
Naturligtvis har halvledare ledningsförmåga på grund av kostnadsfria bärare. En sådan halvledare, ett material som naturligt visar halvledaregenskaper, är känd som en inneboende halvledare. För utveckling av avancerade elektroniska komponenter förbättrades halvledare för att utföra med större ledningsförmåga genom att lägga till material eller element, vilket ökar antalet laddningsbärare i halvledarmaterialet. En sådan halvledare är känd som en yttre halvledare.
Mer om Intrinsic Semiconductors
Ledningsförmågan hos vilket material som helst beror på elektronerna som frigörs till ledningsbandet genom termisk omrörning. När det gäller inneboende halvledare är antalet frigjorda elektroner relativt lägre än i metallerna, men större än i isolatorerna. Detta möjliggör en mycket begränsad strömförmåga genom materialet. När temperaturen på materialet ökas, kommer fler elektroner in i ledningsbandet, och därmed ökar också konduktiviteten hos halvledaren. Det finns två typer av laddningsbärare i en halvledare, elektronerna som släpps ut i valensbandet och de lediga orbitalerna, mer känt som hålen. Antalet hål och elektroner i en inneboende halvledare är lika. Både hål och elektroner bidrar till strömflödet. När en potentialskillnad appliceras rör elektroner sig mot den högre potentialen och hålen rör sig mot den lägre potentialen.
Det finns många material som fungerar som halvledare, och vissa är element och andra är föreningar. Kisel och Germanium är element med halvledande egenskaper, medan Gallium Arsenide är en förening. Generellt uppvisar element i grupp IV och föreningar från elementen i grupperna III och V, såsom galliumarsenid, aluminiumfosfid och galliumnitrid, inneboende halvledaregenskaper.
Mer om Extrinsic Semiconductors
Genom att lägga till olika element kan halvledaregenskaperna förfinas för att leda mer ström. Tillsatsprocessen är känd som dopning medan det tillsatta materialet är känt som föroreningar. Föroreningar ökar antalet laddningsbärare i materialet, vilket möjliggör bättre konduktivitet. Baserat på den levererade transportören klassificeras föroreningarna som acceptorer och givare. Givare är material som har obundna elektroner i gallret, och acceptorer är material som lämnar hål i gallret. För grupp IV halvledare fungerar grupp III-element Bor, Aluminium som acceptorer, medan grupp V-element Fosfor och arsen fungerar som givare. För grupp II-V sammansatta halvledare fungerar selen, Tellurium som givare, medan Beryllium, zink och kadmium fungerar som acceptorer.
Om ett antal acceptoratomer tillsätts som föroreningar ökar antalet hål och materialet har överskott av positiva laddningsbärare än tidigare. Därför kallas halvledaren dopad med acceptorföroreningar en Positiv typ eller P-typ halvledare. På samma sätt kallas en halvledare dopad med givarförorening, som lämnar materialet över elektroner, en negativ typ eller halvledare av typen N.
Halvledare används för att tillverka olika typer av dioder, transistorer och relaterade komponenter. Lasrar, solceller (solceller) och fotodetektorer använder också halvledare.
Vad är skillnaden mellan Intrinsic och Extrinsic Semiconductors?
