Polovodiče
Polovodiče mohou být rozlišeny jako vnitřní a vnější dle otázka čistoty týká. Polovodiče typu P A N spadají pod vnější polovodiče. V čem je rozdíl?
polovodiče mají monumentální dopad na náš svět. Nacházejí se v srdci jakéhokoli elektrického zařízení, které je počítačově nebo používá rádiové vlny. Často jsou vyrobeny ze křemíku, odtud název Silicon Valley, kde lze nalézt mnoho z dnešních největších technologických společností-křemík je jádrem prakticky jakéhokoli elektronického zařízení.,
křemík se v polovodičích používá tak široce, protože je hojným prvkem – lze jej nalézt například v písku a křemenu-který má ideální elektronickou strukturu. Se čtyřmi elektrony ve vnějším orbitalu může křemík tvořit pěkné krystalové struktury a čtyři elektrony mohou tvořit dokonalé kovalentní vazby se čtyřmi sousedními atomy, aby vytvořily mřížku.
V uhlíku, dalším prvku se čtyřmi elektrony ve vnějším orbitalu, je tato krystalická struktura známá jako diamant., V křemíku je tato krystalická struktura stříbřitá, kovově vypadající látka. Ačkoli vypadají kovové, krystaly křemíku nejsou ve skutečnosti kovy; křemíkový krystal je blízký izolátor a protéká jím pouze malé množství elektřiny.
dopingovým křemíkem však lze toto vše změnit, a to je, když se vytvářejí polovodiče typu p A n.
Pochopení p – a n-typ polovodiče
V polovodiče jako křemík, doping je proces, který úmyslně zavádí nečistot do vnitřní polovodičů., Zahrnuje chemickou reakci, která umožňuje nečistotám vytvářet iontové vazby s atomy křemíku v krystalu.
účelem dopingu je modulovat jeho elektrické, optické a strukturální vlastnosti. Když polovodič prošel dopingem, je pak označován jako vnější polovodič. Naproti tomu polovodič v čisté nekopaté formě je vnitřní polovodič.
v křemíkovém dopingu existují dva typy nečistot: n-type A p-type.
v dopingu typu n se do křemíku přidává arsen nebo fosfor v malých množstvích., Oba tyto prvky mají ve svých vnějších orbitálech pět elektronů, a proto nejsou na místě, když se dostanou do krystalické struktury křemíku. Od pátý elektron nemá nic dluhopisů, aby je volně pohybovat, což umožňuje tok elektrického proudu přes křemíku.
v dopingu typu p se jako dopant používá Bor nebo gallium. Tyto prvky mají ve svých vnějších orbitálech tři elektrony. Když jsou smíchány do křemíkové mřížky, vytvářejí „díry“ ve valenčním pásmu atomů křemíku., To znamená, že elektrony ve valenčním pásmu se stávají pohyblivými a otvory se pohybují v opačném směru než pohyb elektronů. Protože dopant je upevněn v krystalové mřížce, mohou se pohybovat pouze kladné náboje. Díky kladným otvorům jsou tyto polovodiče známé jako “ p-type „(nebo“ P-vodivé „nebo“P-dopované“).
jaký je tedy rozdíl?
v křemíku typu n mají elektrony záporný náboj, odtud název n-type., V křemíku typu p je účinek pozitivního náboje vytvořen v nepřítomnosti elektronu,odtud název typu p.
hmotný rozdíl mezi dopingem typu n A p je směr, ve kterém elektrony protékají uloženými vrstvami polovodiče. Jak křemík typu n, tak P jsou dobré (ale ne skvělé!) vodiče elektřiny.
dát je dohromady
n – a p-typ křemíku nejsou nic úžasného sám. Když je však dáte dohromady, na křižovatce mezi nimi je vystaveno zajímavé chování.,
dioda je nejjednodušším možným příkladem polovodičového zařízení, které používá křemík typu n i p. Umožňuje proudit elektrickým proudem v jednom směru. Představte si turniket na fotbalovém stadionu-dioda je jednosměrná turniketová brána pro elektrony.
vše přichází na křižovatku p-n., Křemík typu N má extra elektrony a na straně p jsou atomy, které potřebují elektrony, takže elektrony migrují přes křižovatku. (Alternativně: strana p má další otvory a na straně n jsou atomy, které potřebují otvory, takže otvory migrují přes křižovatku.) Tyto elektrony a díry – nosiče elektrického náboje – v blízkosti křižovatky kombinovat a zrušit jedním dalším ven, takže neutrální ‚vyčerpání‘ zóny, kde není elektrický náboj proudí.,
atomy na obou stranách zóny vyčerpání však chtějí získat elektrony / zbavit se děr, aby se staly neutrálními, ale protože v zóně vyčerpání nejsou žádné volné nosiče náboje, nemohou to udělat. Oni vytáhnout na nosiče náboje, které se přes křižovatky, ale protože vyčerpání zóny nemá žádné nosiče náboje, aby se vzdali, nic se pohybuje napříč.
s použitím elektrického pole p-n junction (např. pomocí baterie), můžete buď otočit dioda je křižovatka do izolátorem, nebo vodičem.,
Pokud jste připojte záporný (-ve) konec baterie na p-straně a pozitivní (+ve) end na n-straně (reverzní zaujatost‘), volné nosiče náboje jsou vytáhl stranou a vyčerpání zóna rozšiřuje. Tím se křižovatka změní na izolátor a dále inhibuje tok elektrického proudu.
Nicméně, pokud jste se připojit -jsem konec baterie na n-straně a na +ve konce na p-straně (vpřed zaujatost‘), nosiče náboje jsou tlačil do středu, plenit vyčerpání zóny a zapnutí p-n junction do vodiče., Je to proto, že otvory ze strany p jsou odpuzovány koncem baterie + ve a elektrony na straně n jsou odpuzovány koncem baterie. Atomy na křižovatce nyní mohou navzájem rozdávat nosiče náboje, což umožňuje proudění proudu volně.
toto je velmi základní příklad toho, jak funguje nejzákladnější typ polovodičového zařízení, dioda. Dejte pár miliard dohromady a máte počítačový čip!