Çfarë është gjysmëpërçuesi i brendshëm dhe gjysmëpërçuesi i jashtëm - Brezi i Energjisë dhe Dopingu?

Gjysmëpërçuesi, siç sugjeron emri është një lloj materiali, i cili tregon vetitë e përcjellësve dhe izolatorëve. Një material gjysmëpërçues kërkon një nivel të caktuar të tensionit ose nxehtësisë për të lëshuar bartësit e tij për përçueshmëri. Këta gjysmëpërçues klasifikohen si 'të brendshëm' dhe 'të jashtëm' bazuar në numrin e transportuesve. Mbartësi i brendshëm është forma më e pastër e gjysmëpërçuesit dhe një numër i barabartë elektronesh (bartës të ngarkesës negative) dhe vrima (bartës të ngarkesës pozitive). Materialet gjysmëpërçuese më të përdorura janë Silicon (Si), Germanium (Ge) dhe Gallium Arsenide (GaAs). Le të studiojmë karakteristikat dhe sjelljen e këtyre llojeve të gjysmëpërçuesve. Çfarë është një gjysmëpërçues i brendshëm? Gjysmëpërçuesi i brendshëm mund të përkufizohet si material kimikisht i pastër pa ndonjë doping ose papastërti të shtuar në të. Gjysmëpërçuesit më të zakonshëm të brendshëm ose të pastër të disponueshëm janë Silicon (Si) dhe Germanium (Ge). Sjellja e gjysmëpërçuesit në aplikimin e një tensioni të caktuar varet nga struktura e tij atomike. Predha më e jashtme e Silikonit dhe Germaniumit kanë nga katër elektrone secila. Për të stabilizuar njëri -tjetrin atomet aty pranë formojnë lidhje kovalente bazuar në ndarjen e elektroneve të valencës. Kjo lidhje në strukturën e grilës kristal të silikonit është e ilustruar në figurën 1. Këtu mund të shihet se elektronet e valencës së dy çifteve të atomit Si së bashku për të formuar një lidhje kovalente. Figura 1. Lidhja kovalente e atomit të Silikonit Në të gjitha lidhjet kovalente janë të qëndrueshme dhe asnjë bartës nuk është i disponueshëm për përcjellje. Këtu gjysmëpërçuesi i brendshëm sillet si izolator ose jo përçues. Tani nëse temperatura e ambientit i afrohet temperaturës së dhomës lidhjet kovalente fillojnë të prishen. Kështu elektronet nga guaska e valencës lëshohen për të marrë pjesë në përçueshmëri. Ndërsa numri më i madh i transportuesve lëshohet për përcjellje, gjysmëpërçuesi fillon të sillet si një material përcjellës. Diagrami i brezit të energjisë i dhënë më poshtë shpjegon këtë kalim të bartësve nga brezi i valencës në brezin e përcjelljes. Diagrami i brezit të energjisë Diagrami i brezit të energjisë i treguar në figurën 2 (a) përshkruan dy nivele, brezin e përcjelljes dhe brezin e valencës. Hapësira midis dy brezave quhet hendeku i ndaluar Figura 2 (a). Diagrami i brezit të energjisë Figura Figura 2 (b). Elektronet e përcjelljes dhe brezit Valence në një gjysmëpërçues Kur një material gjysmëpërçues i nënshtrohet nxehtësisë ose tensionit të aplikuar, disa nga lidhjet kovalente prishen, gjë që gjeneron elektrone të lira siç tregohet në figurën 2 (b). Këto elektrone të lira ngacmohen dhe fitojnë energji për të kapërcyer hendekun e ndaluar dhe për të hyrë në brezin përçues nga brezi i valencës. Ndërsa elektroni largohet nga brezi i valencës, ai lë pas një vrimë në brezin e valencës. Në një gjysmëpërçues të brendshëm gjithmonë do të krijohet një numër i barabartë elektronesh dhe vrimash dhe kështu shfaq neutralitet elektrik. Të dy elektronet dhe vrimat janë përgjegjëse për përcjelljen e rrymës në gjysmëpërçuesin e brendshëm. Çfarë është një gjysmëpërçues i jashtëm? Gjysmëpërçuesi i jashtëm përcaktohet si material me një papastërti të shtuar ose një gjysmëpërçues të dopeduar. Dopingu është procesi i shtimit të papastërtive me qëllim për të rritur numrin e transportuesve. Elementet e papastërtisë të përdorura quhen dopantë. Meqenëse numri i elektroneve dhe vrimave është më i madh në përcjellësin e jashtëm, ai shfaq përçueshmëri më të madhe sesa gjysmëpërçuesit e brendshëm. Bazuar në dopantët e përdorur, gjysmëpërçuesit e jashtëm klasifikohen më tej si 'gjysmëpërçues të tipit N' dhe 'gjysmëpërçues të tipit P'. Gjysmëpërçues të tipit N: Gjysmëpërçuesit e tipit N janë të mbushur me papastërti pentavalente. Elementet pesëvalente quhen kështu pasi kanë 5 elektrone në guaskën e tyre të valencës. Shembujt e papastërtisë pesëvalente janë Fosfori (P), Arseniku (Si), Antimoni (Sb). Siç përshkruhet në figurën 3, atomi dopant krijon lidhje kovalente duke ndarë katër nga elektronet e tij të valencës me katër atome silikoni fqinjë. Elektroni i pestë mbetet i lidhur ngushtë me bërthamën e atomit dopant. Shumë më pak energji jonizuese kërkohet për të liruar elektronin e pestë në mënyrë që të largohet nga brezi i valencës dhe të hyjë në brezin e përcjelljes. Papastërtia pesëvalente i jep një elektron shtesë strukturës së grilës dhe kështu quhet papastërtia e Donatorit.Figura 3. Gjysmëpërçuesi i tipit N me papastërtinë e donatorëve Gjysmëpërçuesit e tipit P: Gjysmëpërçuesit e tipit P janë të dopinguar me gjysmëpërçuesin trivalent. Papastërtitë trivalente kanë 3 elektrone në guaskën e tyre të valencës. Shembujt e papastërtive trivalente përfshijnë Bor (B), Galium (G), Indium (In), Alumin (Al). Siç përshkruhet në figurën 4, atomi dopant krijon lidhje kovalente me vetëm tre atome silikoni fqinjë dhe një vrimë ose vakancë gjenerohet në lidhjen me atomin e katërt të silikonit. Vrima vepron si një bartës pozitiv ose hapësirë ​​që elektroni të zërë. Kështu papastërtia trivalente ka dhënë një vakancë pozitive ose vrimë e cila mund të pranojë me lehtësi elektrone dhe prandaj quhet papastërti pranuese.  Figura 4. Gjysmëpërçuesi i tipit P me papastërtinë pranuese Përqendrimi i bartësit në gjysmëpërçuesin e brendshëm Përqendrimi i brendshëm i bartësit përcaktohet si numri i elektroneve për njësi vëllimi në brezin e përcjelljes ose numri i vrimave për njësi vëllimi në brezin e valencës. Për shkak të tensionit të aplikuar, elektroni largohet nga brezi i valencës dhe krijon një vrimë pozitive në vendin e tij. Ky elektron më tej hyn në brezin përcjellës dhe merr pjesë në përcjelljen e rrymës. Në një gjysmëpërçues të brendshëm, elektronet e krijuara në brezin e përcjelljes janë të barabarta me numrin e vrimave në brezin e valencës. Prandaj, përqendrimi i elektroneve (n) është i barabartë me përqendrimin e vrimës (p) në një gjysmëpërçues të brendshëm. Përqendrimi i bartësit të brendshëm mund të jepet si: n_i = n = p Ku, n_i: përqendrimi i brendshëm i bartësit n: përqendrimi i bartësit të elektroneve p: vrima -përqendrimi i bartësitPërçueshmëria e gjysmëpërçuesit të brendshëmSiqë gjysmëpërçuesi i brendshëm i nënshtrohet nxehtësisë ose tensionit të aplikuar elektronet udhëtojnë nga brezi i valencës në brezin përcjellës dhe lënë një vrimë pozitive ose vakancë në brezin e valencës. Përsëri këto vrima mbushen me elektrone të tjera pasi lidhjet më kovalente janë thyer. Kështu elektronet dhe vrimat udhëtojnë në drejtim të kundërt dhe gjysmëpërçuesi i brendshëm fillon të përçojë. Përçueshmëria rritet kur një numër lidhjesh kovalente prishen, kështu që më shumë elektrone lëshohen vrima për përcjellje. Përçueshmëria e një gjysmëpërçuesi të brendshëm shprehet në termat e lëvizshmërisë dhe përqendrimit të bartësve të ngarkesës. Shprehja për përçueshmërinë e një gjysmëpërçuesi të brendshëm jepet e shprehur si: σ_i = n_i e (μ_e+μ_h) Ku σ_i: përçueshmëria e një të brendshme gjysmëpërçues n_i: përqendrimi i brendshëm i bartësit μ_e: lëvizshmëria e elektroneve μ_h: lëvizshmëria e vrimave Ju lutemi referojuni kësaj lidhjeje për të ditur më shumë rreth MCQ -ve të Teorisë së Gjysmëpërçuesit

Lini një mesazh 

Lista mesazh