Den elektriske egenskapen til et materiale som ligger mellom isolering i tillegg til sjåfør er kjent som et halvledermateriale. De beste eksemplene på halvledere er Si og Ge. Halvledere er klassifisert i to typer, nemlig indre halvleder og ytre halvleder (P-type og N-type). Den iboende typen er ren slags halvleder, mens en omfattende type inkluderer urenheter for å gjøre ledende. Ved romtemperatur blir ledningsevnen til egenverdi null, mens den ytre vil bli lite ledende. Denne artikkelen diskuterer en oversikt over iboende halvledere og ytre halvledere med doping- og energibånddiagrammer.

Hva er Intrinsic Semiconductor?

Iboende halvleder definisjon er at en halvleder som er ekstremt ren er en egenart. På energibåndkonseptet vil ledningsevnen til denne halvlederen bli null ved romtemperatur som vist i følgende figur. De iboende halvledereksemplene er Si & Ge.

Intrinsic Semiconductor

I det ovennevnte energibånd ledningsbåndet er tomt mens valensbåndet er fylt helt. Når temperaturen er økt, kan noe varmeenergi tilføres den. Så elektronene fra valensbåndet tilføres ledningsbåndet ved å forlate valensbåndet.

“hva slags lysbryter trenger jeg ”

Energibånd

Strømmen av elektroner når den når fra valens til ledningsbåndet vil være tilfeldig. Hullene dannet i krystallet kan også flyte fritt hvor som helst. Så, oppførselen til denne halvlederen vil vise en negativ TCR ( temperaturkoeffisient for motstand ). TCR betyr at når temperaturen øker, vil materialets resistivitet reduseres og konduktiviteten økes.

Energibånddiagram

Hva er Extrinsic Semiconductor?

For å lage en halvleder som ledende, tilsettes noen urenheter som kalles ekstrinsic halvleder. Ved romtemperatur vil denne typen halvleder lede en liten strøm, men det er ikke nyttig å lage en rekke elektroniske enheter . Derfor, for å gjøre halvlederen ledende, kan en liten mengde passende urenhet tilsettes materialet gjennom dopingprosessen.

Extrinsic Semiconductor

Doping

Prosessen med å tilsette urenhet til en halvleder er kjent som doping. Mengden urenhet som tilsettes materialet må reguleres i det ekstrinsiske halvlederpreparatet. Generelt kan ett urenhetsatom tilsettes 108 atomer i en halvleder.

Ved å legge til urenheten, blir nr. av hull eller elektroner kan økes for å gjøre det ledende. For eksempel, hvis en pentavalent urenhet inkluderer 5 valenselektroner som legges til en ren halvleder, så er nr. av elektroner vil eksistere. Basert på den typen urenhet som er lagt til, kan den ytre halvlederen klassifiseres i to typer som N-type halvleder og P-type halvleder.

Carrier Concentration in Intrinsic Semiconductor

I denne typen halvleder, når valenselektronene skader den kovalente bindingen og beveger seg inn i ledningsbåndet, vil to typer ladningsbærere bli generert som hull og frie elektroner.
Nei. av elektroner for hvert enhetsvolum innenfor ledningsbåndene, ellers er nr. av hull for hvert volumsenhet i valensbåndet er kjent som bærerkonsentrasjon i en egen halvleder. Tilsvarende kan elektronbærerkonsentrasjon defineres som nr. elektroner for hvert volumsenhet innenfor ledningsbåndet, mens nr. av hull for hvert enhetsvolum i valensbåndet er kjent som hullbærerkonsentrasjon.

I egentypen kan elektronene som genereres i ledningsbåndet være ekvivalent med nei. av hull som genereres i valensbåndet. Derfor er konsentrasjonen av elektronbærere ekvivalent med konsentrasjonen av hullbæreren. Så det kan gis som

ni = n = p

Hvor 'n' er konsentrasjonen av elektronbærer, er 'P' konsentrasjonen av bæreren av hullet og 'ni' er konsentrasjonen av den indre bæreren

I valensbåndet kan konsentrasjonen av hullet skrives som

P = Nv e - (E_F-ER_V)/TIL_BT

I ledningsbåndet kan konsentrasjonen av elektron skrives som

N = P = Nc e - (E_C-ER_F)/TIL_BT

I ovenstående ligning er ‘KB’ Boltzmann-konstanten

‘T’ er den totale temperaturen til egenleder av halvleder

‘Nc’ er effektiv tetthet av tilstander i ledningsbåndet.

‘Nv’ er effektiv tetthet av tilstander innenfor valensbåndet.

Ledningsevnen til Intrinsic Semiconductor

Oppførselen til denne halvlederen er som en perfekt isolator ved null grader temperatur. Fordi ved denne temperaturen er ledningsbåndet tomt, valensbåndet er fullt, og for ledning er det ingen ladningsbærere. Imidlertid, ved romtemperatur, kan den termiske energien være nok til å gi et stort nei. av elektronhullspar. Hver gang et elektrisk felt påføres en halvleder, og deretter vil elektronstrøm være der på grunn av elektroners bevegelse i en retning og hull i omvendt retning

For et metall vil strømtettheten være J = nqEµ

Strømtettheten i en ren halvleder på grunn av strømmen av hull og elektroner kan gis som

Jn = nqEµ_n

Jp = pqEµ_s

I ovenstående ligninger er ‘n’ konsentrasjonen av elektroner og ‘q’ er ladningen på hull / elektron, ‘p’ er konsentrasjonen av hull, ‘E’ er det påførte elektriske feltet, ‘µ’n er elektronmobilitet og ‘µ’p er hullets mobilitet.

Tettheten til hele strømmen er

J = Jn + Jp

= nqEµ_n+ pqEµ_s

Jeg =qE (nµ_n+ pµ_s)

Der J = σE, vil ligningen være

σE ==qE (nµ_n+ pµ_s)

σ = q (nµ_n+ pµ_s)

Her er ‘σ’ ledningsevnen til halvleder

Nei. av elektroner er lik nei. av hull i den rene halvlederen så n = p = ni

‘Ni’ er bærerkonsentrasjonen av indre materiale, altså

J =q (niµ_n+ niµ_s)

Den rene halvlederledningsevnen vil være

σ=q (niµ_n+ niµ_s)

σ=qni (µ_n+ µ_s)

Så ledningsevnen til ren halvleder avhenger hovedsakelig av indre halvleder og elektroner og hullmobilitet.

Vanlige spørsmål

1). Hva er en egen og ekstern halvleder?

Den rene typen halvleder er den indre typen, mens den ytre er den halvleder der urenheter kan tilsettes for å gjøre den ledende.

2). Hva er eksemplene på egenart?

De er silisium og germanium

3). Hva er typene ytre halvledere?

De er P-type og N-type halvledere

4) .Hvorfor brukes eksterne halvledere i elektronikkproduksjon?

Fordi den elektriske ledningsevnen til den ytre typen er høy sammenlignet med den indre. Så disse kan brukes ved utforming av transistorer, dioder osv.

5). Hva er ledningsevnen til iboende?

I en halvleder har urenheter og strukturelle defekter en ekstremt lav konsentrasjon, kjent som ledningsevnen til den indre.

Dermed handler dette om en oversikt over Intrinsic Semiconductor og Extrinsic Semiconductor og energibånddiagram med doping. Her er et spørsmål til deg, hva er den indre temperaturen?