Razlika med notranjim in zunanjim polprevodnikom

Notranji vs zunanji polprevodnik

Izjemno je, da sodobna elektronika temelji na eni vrsti materiala, polprevodnikov. Polprevodniki so materiali, ki imajo vmesno prevodnost med prevodniki in izolatorji. Polprevodniški materiali so bili uporabljeni v elektroniki še pred izumom polprevodniških diod in tranzistorjev v 40. letih 20. stoletja, toda po tem so polprevodniki našli široko uporabo na področju elektronike. Leta 1958 je z izumom integriranega vezja Jacka Kilbyja iz teksaških instrumentov uporabo polprevodnikov na področju elektronike dvignil na raven brez primere.

Seveda imajo polprevodniki svojo lastnost prevodnosti zaradi nosilcev prostega naboja. Tak polprevodnik, material, ki po naravni lastnosti kaže polprevodniške lastnosti, je znan kot intrinzični polprevodnik. Za razvoj naprednih elektronskih komponent smo polprevodnike izboljšali za večjo prevodnost z dodajanjem materialov ali elementov, ki povečajo število nosilcev naboja v polprevodniškem materialu. Tak polprevodnik je znan kot zunanji polprevodnik.

Več o notranjih polprevodnikih

Vodljivost katerega koli materiala je posledica elektronov, ki se sprostijo v prevodnem pasu s toplotno mešanjem. Pri lastnih polprevodnikih je število sproščenih elektronov relativno manjše kot pri kovinah, vendar večje kot pri izolatorjih. To omogoča zelo omejeno prevodnost toka skozi material. Ko se temperatura materiala poveča, v prevodni pas vstopi več elektronov, s tem pa se poveča tudi prevodnost polprevodnika. V polprevodniku obstajata dve vrsti nosilcev naboja, elektroni, ki se sprostijo v valenčni pas, in prazne orbitale, bolj znane kot luknje. Število lukenj in elektronov v lastnem polprevodniku je enako. Tako luknje kot elektroni prispevajo k trenutnemu toku. Ko se uporabi potencialna razlika, se elektroni premaknejo proti višjemu potencialu in luknje premaknejo proti spodnjemu potencialu.

Obstaja veliko materialov, ki delujejo kot polprevodniki, nekateri pa so elementi, nekateri pa so spojine. Silicij in germanij sta elementa s polprevodnimi lastnostmi, medtem ko je Gallijev arsenid spojina. Na splošno elementi iz skupine IV in spojine iz elementov skupin III in V, kot so galijev arsenid, aluminijev fosfid in galijev nitrid, kažejo lastne polprevodniške lastnosti.

Več o zunanjih polprevodnikih

Z dodajanjem različnih elementov je mogoče polprevodniške lastnosti izboljšati tako, da vodijo več toka. Postopek dodajanja je znan kot doping, dodani material pa je znan kot nečistoče. Nečistoče povečajo število nosilcev naboja znotraj materiala, kar omogoča boljšo prevodnost. Glede na dobavljeni nosilec se nečistoče razvrstijo med sprejemnike in darovalce. Donatorji so materiali, ki imajo v rešetki nevezane elektrone, sprejemniki pa materiali, ki puščajo luknje v rešetki. Pri polprevodnikih skupine IV delujejo elementi skupine III bor, aluminij kot sprejemniki, medtem ko elementi skupine V fosfor in arzen delujeta kot donatorja. Pri sestavljenih polprevodnikih skupine II-V delujejo darovalci selen, telur, medtem ko Berilij, cink in kadmij delujejo kot sprejemniki.

Če kot nečistočo dodamo več akceptorskih atomov, se število lukenj poveča in material ima presežek nosilcev pozitivnega naboja kot prej. Zato polprevodnik, napolnjen s sprejemno nečistočo, imenujemo polprevodnik pozitivnega tipa ali P tipa. Na enak način polprevodnik, dopiran z nečistočami darovalca, ki puščajo material v presežku elektronov, se imenuje negativni tip ali polprevodnik N-tipa.

Polprevodniki se uporabljajo za izdelavo različnih vrst diod, tranzistorjev in sorodnih komponent. Laserji, fotovoltaične celice (sončne celice) in foto detektorji uporabljajo tudi polprevodnike.

Kakšna je razlika med notranjim in zunanjim polprevodnikom?

• Polprevodniki, ki niso dopirani, so znani kot intrinzični polprevodniki, medtem ko je polprevodniški material, dopiran z nečistočami, znan kot zunanji polprevodnik..

• Število nosilcev pozitivnega naboja (luknje) in nosilcev negativnega naboja je v lastnih polprevodnikih enako, medtem ko se z dodajanjem nečistoč spremeni število nosilcev naboja; torej neenako v zunanjih polprevodnikih.

• Notranji polprevodniki imajo relativno nižjo prevodnost kot zunanji polprevodniki.