Indre og ekstrinsiske halvleder
Intrinsic vs Extrinsic Semiconductor
Det er bemærkelsesværdigt at den moderne elektronik er baseret på en type materiale, halvledere. Halvledere er materialer, der har en mellemledningsevne mellem ledere og isolatorer. Halvledermaterialer blev brugt i elektronikken selv inden opfindelsen af halvlederdiode og transistor i 1940'erne, men efter at halvlederne fandt en stor anvendelse inden for elektronikområdet. I 1958 forhøjede opfindelsen af det integrerede kredsløb af Jack Kilby fra Texas Instruments anvendelsen af halvledere inden for elektronik til et hidtil uset niveau.
Naturligvis har halvledere deres egenskab af ledningsevne på grund af fri ladningsbærere. En sådan halvleder, et materiale, som naturligvis viser halvlederegenskaber, er kendt som en indre halvleder. Til udvikling af avancerede elektroniske komponenter blev halvlederne forbedret til at udføre med større ledningsevne ved at tilføje materialer eller elementer, hvilket øger antallet af ladningsbærere i halvledermaterialet. En sådan halvleder er kendt som en ekstrinsisk halvleder.
Mere om Intrinsic Semiconductors
Ledningsevnen af ethvert materiale skyldes de elektroner, der frigives til ledningsbåndet ved termisk omrøring. I tilfælde af indre halvledere er antallet af frigjorte elektroner forholdsvis lavere end i metallerne, men større end i isolatorerne. Dette tillader en meget begrænset ledningsevne af strøm gennem materialet. Når materialets temperatur er forøget, kommer flere elektroner ind i ledningsbåndet, og derfor øges halvledernes ledningsevne også. Der er to typer ladningsbærere i en halvleder, elektronerne udgivet i valensbåndet og de ledige orbitaler, mere almindeligt kendt som hullerne. Antallet af huller og elektroner i en indre halvleder er ens. Både huller og elektroner bidrager til strømmen. Når en potentiel forskel påføres, bevæger elektroner sig mod det højere potentiale, og hullerne bevæger sig mod det lavere potentiale.
Der er mange materialer, der fungerer som halvledere, og nogle er elementer, og nogle er forbindelser. Silicon og Germanium er elementer med halvledende egenskaber, mens Gallium Arsenid er en forbindelse. Generelt viser bestanddele i gruppe IV og forbindelser fra elementerne i gruppe III og V, såsom Gallium Arsenid, Aluminiumphosphid og Galliumnitrid egen-halvlederegenskaber.
Mere om Extrinsic Semiconductors
Ved at tilføje forskellige elementer kan halvlederegenskaberne raffineres til at udføre mere strøm.Tilsætningsfremgangsmåden er kendt som doping, mens det tilsatte materiale er kendt som urenhederne. Urenheder øger antallet af ladestoffer i materialet, hvilket giver bedre ledningsevne. Baseret på den leverede bærer klassificeres urenhederne som acceptorer og donorer. Donorer er materialer, der har ubundne elektroner i gitteret, og akseptorer er materialer, der efterlader huller i gitteret. For gruppe IV halvledere, gruppe III-elementer Bor, Aluminium virker som acceptorer, mens gruppe V-elementer Fosfor og arsen fungerer som donorer. For gruppe II-V-sammensatte halvledere fungerer Selen, Tellurium som donorer, mens Beryllium, Zink og Cadmium fungerer som acceptorer.
Hvis et antal acceptoratomer tilsættes som urenhed, øges antallet af hullerne, og materialet har overskydende positive ladningsbærere end tidligere. Derfor kaldes halvleder dopet med acceptor urenhed en halvleder af positiv type eller P-type. På samme måde kaldes en halvleder dopet med donor urenhed, som efterlader materialet over elektroner, en negativ type eller halvleder af typen N-type.
Halvledere bruges til fremstilling af forskellige typer dioder, transistorer og beslægtede komponenter. Lasere, fotovoltaiske celler (solceller) og foto detektorer bruger også halvledere.
Hvad er forskellen mellem Intrinsic og Extrinsic Semiconductors?
- Halvledere, der ikke er doterede, er kendt som indre halvledere, mens et halvledermateriale doteret med urenheder er kendt som en ekstrinsisk halvleder.
- Antal positive ladningsbærere (huller) og de negative ladningsbærere er ens i indre halvledere, mens antallet af ladningsbærere ændres ved at tilføje urenheder. dermed ulige i ekstrinsiske halvledere.
- Intrinsiske halvledere har relativt lavere konduktivitet end de extrinsiske halvledere.
