Intrinsic vs Extrinsic Semiconductor
Det er bemerkelsesverdig at den moderne elektronikken er basert på en type materiale, halvledere. Halvledere er materialer som har en mellomledningsevne mellom ledere og isolatorer. Halvledermaterialer ble brukt i elektronikk allerede før oppfinnelsen av halvlederdiode og transistor på 1940-tallet, men etter det fant halvledere stor anvendelse innen elektronikk. I 1958 løftet oppfinnelsen av den integrerte kretsen av Jack Kilby fra Texas-instrumenter bruken av halvledere innen elektronikk til et enestående nivå.
Naturligvis har halvledere egenskapene til ledningsevne på grunn av gratis ladebærere. En slik halvleder, et materiale som naturlig viser halvlederegenskaper, er kjent som en egen halvleder. For utvikling av avanserte elektroniske komponenter ble halvledere forbedret for å utføre med større ledningsevne ved å legge til materialer eller elementer, noe som øker antall ladebærere i halvledermaterialet. En slik halvleder er kjent som en ytre halvleder.
Mer om Intrinsic Semiconductors
Ledningsevne for ethvert materiale skyldes elektronene som frigjøres til ledningsbåndet ved termisk omrøring. Når det gjelder indre halvledere, er antall frigitte elektroner relativt lavere enn i metallene, men større enn i isolatorene. Dette tillater en veldig begrenset strømføringsevne gjennom materialet. Når temperaturen på materialet økes, kommer flere elektroner inn i ledningsbåndet, og dermed øker også ledningsevnen til halvlederen. Det er to typer ladebærere i en halvleder, elektronene som slippes ut i valensbåndet og de ledige orbitalene, mer kjent som hullene. Antall hull og elektroner i en egen halvleder er like. Både hull og elektroner bidrar til strømmen. Når en potensiell forskjell påføres, beveger elektronene seg mot det høyere potensialet og hullene beveger seg mot det lavere potensialet.
Det er mange materialer som fungerer som halvledere, og noen er elementer og noen er forbindelser. Silisium og Germanium er elementer med halvledende egenskaper, mens Gallium Arsenide er en forbindelse. Generelt viser elementer i gruppe IV og forbindelser fra elementene i gruppe III og V, slik som galliumarsenid, aluminiumfosfid og galliumnitrid, iboende halvlederegenskaper.
Mer om Extrinsic Semiconductors
Ved å legge til forskjellige elementer kan halvlederegenskapene raffineres for å lede mer strøm. Tilsettingsprosessen er kjent som doping, mens det tilsatte materialet er kjent som urenheter. Urenheter øker antallet ladebærere i materialet, noe som gir bedre ledningsevne. Basert på den medfølgende transportøren klassifiseres urenhetene som akseptorer og givere. Donorer er materialer som har ubundne elektroner i gitteret, og akseptorer er materialer som etterlater hull i gitteret. For gruppe IV halvledere fungerer gruppe III-elementer Bor, Aluminium som akseptorer, mens gruppe V-elementer Fosfor og arsen fungerer som givere. For gruppe II-V sammensatte halvledere fungerer selen, Tellurium som givere, mens Beryllium, sink og kadmium fungerer som akseptorer.
Hvis det tilsettes et antall akseptoratomer som urenhet, øker antall hull og materialet har overskudd av positive ladningsbærere enn før. Derfor kalles halvlederen som er dopet med akseptor-urenhet, en Positiv-type eller P-Type halvleder. På samme måte kalles en halvleder dopet med donor urenhet, som etterlater materialet i overkant av elektroner, en negativ type eller N-type halvleder.
Halvledere brukes til å produsere forskjellige typer dioder, transistorer og relaterte komponenter. Lasere, solceller (solceller) og fotodetektorer bruker også halvledere.
Hva er forskjellen mellom indre og ekstreme halvledere?
