De elektrische eigenschap van een materiaal dat ertussenin ligt isolator net zoals bestuurder staat bekend als een halfgeleidermateriaal. De beste voorbeelden van halfgeleiders zijn Si en Ge. Halfgeleiders worden geclassificeerd in twee typen, namelijk intrinsieke halfgeleider en extrinsieke halfgeleider (P-type en N-type). Het intrinsieke type is een puur soort halfgeleider, terwijl een uitgebreid type onzuiverheden bevat om geleidend te maken. Bij kamertemperatuur wordt de geleidbaarheid van intrinsiek nul, terwijl extrinsiek weinig geleidend wordt. Dit artikel bespreekt een overzicht van intrinsiek halfgeleiders en extrinsieke halfgeleiders met doping- en energiebanddiagrammen.
Wat is intrinsieke halfgeleider?
Intrinsiek halfgeleider definitie is, een halfgeleider die extreem puur is, is een intrinsiek type. Op het energiebandconcept wordt de geleidbaarheid van deze halfgeleider nul bij kamertemperatuur, wat wordt weergegeven in de volgende afbeelding. De intrinsieke halfgeleidervoorbeelden zijn Si & Ge.
Intrinsieke halfgeleider
In bovenstaande energieband diagram, de geleidingsband is leeg terwijl de valentieband volledig is gevuld. Zodra de temperatuur is verhoogd, kan er wat warmte-energie aan worden toegevoerd. Dus de elektronen van de valentieband worden naar de geleidingsband geleid door de valentieband te verlaten.
Energieband
De stroom van elektronen tijdens het bereiken van valentie naar de geleidingsband zal willekeurig zijn. De gaten die in het kristal zijn gevormd, kunnen ook overal vrij stromen. Het gedrag van deze halfgeleider zal dus een negatieve TCR ( temperatuurcoëfficiënt van weerstand De TCR betekent dat wanneer de temperatuur stijgt, de soortelijke weerstand van het materiaal afneemt en de geleidbaarheid wordt verhoogd.
Energieband diagram
Wat is Extrinsic Semiconductor?
Om een halfgeleider-achtig geleidend te maken, worden enkele onzuiverheden toegevoegd die extrinsieke halfgeleider worden genoemd. Bij kamertemperatuur zal dit soort halfgeleider een kleine stroom geleiden, maar het is niet nuttig om een verscheidenheid aan te maken elektronische apparaten Om de halfgeleider geleidend te maken, kan daarom een kleine hoeveelheid geschikte onzuiverheid aan het materiaal worden toegevoegd door middel van het doteringsproces.
Extrinsic Semiconductor
Doping
Het proces van het toevoegen van onzuiverheden aan een halfgeleider staat bekend als doping. De hoeveelheid onzuiverheid die aan het materiaal wordt toegevoegd, moet worden geregeld bij de extrinsieke halfgeleiderbereiding. In het algemeen kan één onzuiverheidsatoom worden toegevoegd aan 108 atomen van een halfgeleider.
Door de onzuiverheid toe te voegen, de nee. van gaten of elektronen kan worden vergroot om het geleidend te maken. Als een vijfwaardige onzuiverheid bijvoorbeeld 5 valentie-elektronen bevat die aan een zuivere halfgeleider worden toegevoegd, dan is de nr. van elektronen zal bestaan. Op basis van het soort toegevoegde onzuiverheid, kan de extrinsieke halfgeleider worden geclassificeerd in twee typen, zoals N-type halfgeleider en P-type halfgeleider.
Dragerconcentratie in intrinsieke halfgeleider
In dit type halfgeleider zullen, zodra de valentie-elektronen de covalente binding beschadigen en in de geleidingsband bewegen, twee soorten ladingsdragers worden gegenereerd zoals gaten en vrije elektronen.
De nee. van elektronen voor elk eenheidsvolume binnen de geleidingsbanden, anders is de nr. van gaten voor elk eenheidsvolume binnen de valentieband staat bekend als dragerconcentratie in een intrinsieke halfgeleider. Evenzo kan de concentratie van elektronendragers worden gedefinieerd als de nr. van elektronen voor elk eenheidsvolume binnen de geleidingsband terwijl de nr. van gaten voor elk eenheidsvolume binnen de valentieband staat bekend als gatdragerconcentratie.
In intrinsiek type kunnen de elektronen die worden gegenereerd binnen de geleidingsband equivalent zijn aan het aantal. van gaten die worden gegenereerd binnen de valentieband. Daarom is de concentratie van elektronendragers gelijk aan de concentratie van gatendragers. Dus het kan worden gegeven als
ni = n = p
Waar ‘n’ de concentratie van elektronendrager is, ‘P’ de concentratie van de drager van het gat is en ‘ni’ de concentratie van de intrinsieke drager is
In de valentieband kan de concentratie van het gat worden geschreven als
P = Nv e - (EF.-ISV.)/NAARB.T
In de geleidingsband kan de concentratie van elektronen worden geschreven als
N = P = Nc e - (EC-ISF.)/NAARB.T
In de bovenstaande vergelijking is ‘KB’ de constante van Boltzmann
‘T’ is de totale temperatuur van een intrinsieke halfgeleider
‘Nc’ is de efficiënte toestandsdichtheid binnen de geleidingsband.
‘Nv’ is de efficiënte toestandsdichtheid binnen de valentieband.
De geleidbaarheid van intrinsieke halfgeleider
Het gedrag van deze halfgeleider is als een perfecte isolator bij een temperatuur van nul graden. Omdat bij deze temperatuur de geleidingsband leeg is, de valentieband vol en voor geleiding zijn er geen ladingsdragers. Bij kamertemperatuur kan de thermische energie echter voldoende zijn om een enorm nee te maken. van elektron-gat paren. Telkens wanneer een elektrisch veld wordt toegepast op een halfgeleider, zullen er elektronen stromen vanwege de beweging van elektronen in één richting en gaten in omgekeerde richting
Voor een metaal zal de huidige dichtheid zijn J = nqEµ
De stroomdichtheid binnen een pure halfgeleider vanwege de stroom van gaten en elektronen kan worden gegeven als
Jn = nqEµn
Jp = pqEµp
In de bovenstaande vergelijkingen is ‘n’ de concentratie van elektronen en ‘q’ is de lading op gat / elektron, ‘p’ is de concentratie van gaten, ‘E’ is het aangelegde elektrische veld, ‘µn is het elektronen mobiliteit en ‘µp is de mobiliteit van de gaten.
De dichtheid van de hele stroom is
J = Jn + Jp
= nqEµn+ pqEµp
Ik =qE (nµn+ pµp
Waar J = σE, dan is de vergelijking
σE =qE (nµn+ pµp
σ = q (nµn+ pµp
Hier is ‘σ’ de geleidbaarheid van halfgeleider
De nee. van elektronen is gelijk aan het aantal. van gaten in de zuivere halfgeleider dus n = p = ni
‘Ni’ is de dragerconcentratie van intrinsiek materiaal, dus
J q (niµn+ niµp
De zuivere halfgeleider geleidbaarheid zal zijn
σq (niµn+ niµp
σqni (µn+ µp
Dus de geleidbaarheid van pure halfgeleider hangt voornamelijk af van de intrinsieke mobiliteit van halfgeleiders en elektronen en gaten.
Veelgestelde vragen
1). Wat is een intrinsieke en extrinsieke halfgeleider?
Het zuivere type halfgeleider is het intrinsieke type, terwijl het extrinsieke de halfgeleider is waaraan onzuiverheden kunnen worden toegevoegd om het geleidend te maken.
2). Wat zijn de voorbeelden van intrinsiek type?
Ze zijn Silicium en germanium
3). Wat zijn de soorten extrinsieke halfgeleiders?
Het zijn P-type en N-type halfgeleiders
4) .Waarom worden extrinsieke halfgeleiders gebruikt bij de productie van elektronica?
Omdat de elektrische geleidbaarheid van het extrinsieke type hoog is in vergelijking met intrinsiek. Deze zijn dus toepasbaar bij het ontwerpen van transistors, diodes, etc.
5). Wat is de geleidbaarheid van intrinsiek?
In een halfgeleider hebben de onzuiverheden en structurele defecten een extreem lage concentratie die bekend staat als de geleidbaarheid van intrinsiek.
Dit gaat dus allemaal over een overzicht van de Intrinsic Semiconductor en Extrinsic Semiconductor en energiebanddiagram met doping. Hier is een vraag voor jou, wat is de temperatuur van intrinsiek?
