Różnica między półprzewodnikiem wewnętrznym i zewnętrznym

Intrinsic vs Extrinsic Semiconductor

Godne uwagi jest to, że nowoczesna elektronika oparta jest na jednym rodzaju materiału, półprzewodnikach. Półprzewodniki to materiały o przewodnictwie pośrednim między przewodnikami i izolatorami. Materiały półprzewodnikowe były stosowane w elektronice jeszcze przed wynalezieniem diody i tranzystora półprzewodnikowego w latach 40. XX wieku, ale potem półprzewodniki znalazły szerokie zastosowanie w dziedzinie elektroniki. W 1958 r. Wynalezienie układu scalonego przez Jacka Kilby'ego z Teksasu przyniosło niespotykane dotąd zastosowanie półprzewodników w dziedzinie elektroniki..

Naturalnie półprzewodniki mają właściwość przewodności dzięki nośnikom bezpłatnie. Taki półprzewodnik, materiał, który w naturalny sposób wykazuje właściwości półprzewodników, jest znany jako wewnętrzny półprzewodnik. W celu opracowania zaawansowanych elementów elektronicznych poprawiono działanie półprzewodników pod kątem większej przewodności poprzez dodanie materiałów lub elementów, które zwiększają liczbę nośników ładunku w materiale półprzewodnikowym. Taki półprzewodnik jest znany jako zewnętrzny półprzewodnik.

Więcej informacji o półprzewodnikach wewnętrznych

Przewodność dowolnego materiału wynika z uwolnienia elektronów do pasma przewodzenia w wyniku mieszania termicznego. W przypadku wewnętrznych półprzewodników liczba uwalnianych elektronów jest względnie mniejsza niż w metalach, ale większa niż w izolatorach. Pozwala to na bardzo ograniczone przewodnictwo prądu przez materiał. Gdy temperatura materiału wzrasta, więcej elektronów wchodzi w pasmo przewodzenia, a zatem wzrasta również przewodnictwo półprzewodnika. Istnieją dwa typy nośników ładunku w półprzewodniku: elektrony uwalniane do pasma walencyjnego i puste orbitale, bardziej znane jako dziury. Liczba dziur i elektronów w wewnętrznym półprzewodniku jest równa. Zarówno dziury, jak i elektrony przyczyniają się do przepływu prądu. Po zastosowaniu różnicy potencjałów elektrony poruszają się w kierunku wyższego potencjału, a dziury w kierunku niższego potencjału.

Istnieje wiele materiałów, które działają jak półprzewodniki, a niektóre są pierwiastkami, a niektóre są związkami. Krzem i german są pierwiastkami o właściwościach półprzewodnikowych, a arsen galu jest związkiem. Zasadniczo pierwiastki z grupy IV i związki z pierwiastków z grup III i V, takie jak arsenek galu, fosforan glinu i azotek galu, wykazują wewnętrzne właściwości półprzewodników.

Więcej o półprzewodnikach zewnętrznych

Dodając różne elementy, można poprawić właściwości półprzewodników, aby przewodziły większy prąd. Proces dodawania jest znany jako domieszkowanie, podczas gdy dodawany materiał jest znany jako zanieczyszczenia. Zanieczyszczenia zwiększają liczbę nośników ładunku w materiale, umożliwiając lepszą przewodność. Zanieczyszczenia klasyfikowane są na podstawie dostarczonego nośnika jako akceptory i dawcy. Donory to materiały, które mają niezwiązane elektrony w sieci, a akceptory to materiały, które pozostawiają dziury w sieci. W przypadku półprzewodników z grupy IV pierwiastki z grupy III bor, aluminium działają jako akceptory, natomiast z grupy V fosfor i arsen działają jako donory. W przypadku półprzewodników złożonych z grupy II-V selen i tellur działają jako donory, a beryl, cynk i kadm jako akceptory.

Jeśli pewna liczba atomów akceptora zostanie dodana jako zanieczyszczenie, liczba otworów wzrośnie, a materiał będzie miał nadmiar dodatnich nośników ładunku niż wcześniej. Dlatego półprzewodnik domieszkowany zanieczyszczeniem akceptora nazywa się półprzewodnikiem typu dodatniego lub typu P. W ten sam sposób półprzewodnik domieszkowany zanieczyszczeniem dawcy, który pozostawia materiał w nadmiarze elektronów, nazywany jest półprzewodnikiem typu ujemnego lub typu N..

Półprzewodniki są używane do produkcji różnego rodzaju diod, tranzystorów i powiązanych elementów. Lasery, ogniwa fotowoltaiczne (ogniwa słoneczne) i fotodetektory również wykorzystują półprzewodniki.

Jaka jest różnica między półprzewodnikami wewnętrznymi i zewnętrznymi?

• Półprzewodniki, które nie są domieszkowane, nazywane są półprzewodnikami wewnętrznymi, natomiast materiał półprzewodnikowy domieszkowany zanieczyszczeniami znany jest jako półprzewodnik zewnętrzny.

• Liczba nośników ładunku dodatniego (dziur) i nośników ładunku ujemnego jest równa w wewnętrznych półprzewodnikach, a poprzez dodanie zanieczyszczeń zmienia się liczbę nośników ładunku; stąd nierówne w zewnętrznych półprzewodnikach.

• Wewnętrzne półprzewodniki mają stosunkowo niższą przewodność niż zewnętrzne półprzewodniki.