Puolijohteet
Puolijohteet voidaan erottaa sekä sisäinen ja ulkoinen kohti väliä puhtauden osalta. P-ja N-tyypin puolijohteet kuuluvat molemmat ekstriinisiin puolijohteisiin. Mitä väliä sillä on?
Puolijohteet on valtava vaikutus meidän maailma. Ne löytyvät minkä tahansa sähkölaitteen ytimestä, joka on tietokoneistettu tai käyttää radioaaltoja. Ne ovat usein tehty piistä, joten nimi Piilaakso jossa monet nykypäivän suurimmista teknologiayrityksistä löytyy-pii on ytimessä lähes kaikki elektroniset laitteet.,
Pii on käytetty niin laajalti puolijohteissa, koska se on runsas elementti – se löytyy hiekka ja kvartsi, esimerkiksi – joka on ihanteellinen elektroninen rakenne. Neljä elektronia sen ulomman kiertorata, pii voi muodostaa mukava crystal rakenteet ja neljä elektronit voivat muodostaa täydellinen kovalenttisten joukkovelkakirjojen kanssa neljä naapurimaiden atomien luoda ristikko.
hiilen, toinen elementti, jossa on neljä elektronia sen ulomman kiertorata, tämä kiteinen rakenne tunnetaan timantti., Piissä tämä kiderakenne on hopeanhohtoinen, metallinhohtoinen aine. Vaikka ne näyttävät metalliset, pii kiteet eivät ole, itse asiassa, metallit; pii crystal on lähellä eriste ja vain pieni määrä sähköä virtaa sen läpi.
dopingpiin avulla kaikki tämä voidaan kuitenkin muuttaa, ja tällöin muodostuu p – ja n-tyypin puolijohteita.
Ymmärrystä p – ja n-tyypin puolijohteet
puolijohteet, kuten pii -, doping on prosessi, joka tahallaan esittelee epäpuhtauksia luontainen puolijohde., Se liittyy kemiallinen reaktio, jonka avulla epäpuhtaudet muodostaa ionisidoksia piin atomit sen kristalli.
dopingin tarkoituksena on moduloida sen sähköisiä, optisia ja rakenteellisia ominaisuuksia. Kun puolijohde on käynyt läpi dopingin, sitä kutsutaan sen jälkeen ekstriiniseksi puolijohteeksi. Sen sijaan puhtaan kehittymättömässä muodossa oleva puolijohde on luontainen puolijohde.
piidopingissa epäpuhtauksia on kahta tyyppiä: n-ja p-tyyppiä.
n-tyypin doping, arseenia tai fosforia lisätään pieniä määriä piitä., Molemmat näistä elementeistä on viisi elektronia uloimmat orbitaalit ja niin he eivät ole pois paikka, kun he päästä piin kiderakenne. Koska viides elektroni ei ole mitään sidettä, se on vapaa liikkumaan ympäri, jolloin sähkövirran virrata piitä.
p-tyypin dopingissa dopingaineena käytetään booria tai galliumia. Näillä alkuaineilla on kullakin kolme elektronia uloimmilla orbitaaleillaan. Kun ne sekoitetaan pii ristikko, ne muodostavat ’reikiä’ in valence band piin atomeja., Tämä tarkoittaa elektroneja valence band tulee mobiili, ja reiät liikkua vastakkaiseen suuntaan kuin elektronit. Koska dopantti on kiinnitetty kidehilaan, vain positiiviset varaukset voivat liikkua. Positiivisten reikien vuoksi nämä puolijohteet tunnetaan nimellä ” p-type ”(tai” p-conductive ”tai”p-doped”).
Niin, mikä on ero?
n-tyypin piitä, elektronit on negatiivinen varaus, joten nimi n-tyyppi., P-tyyppisessä piissä positiivisen varauksen vaikutus syntyy elektronin puuttuessa, joten nimi p-type.
materiaali ero n – ja p-tyypin doping on, mihin suuntaan elektronit virrata talletettu kerroksittain puolijohde. Sekä n – että p-tyyppinen pii ovat hyviä (mutta eivät suuria!) sähkön johtimet.
Laittamalla ne yhteen
N – ja p-tyypin pii ei ole mitään ihmeellistä yksin. Kun niitä yhdistää, kaksikon risteyksessä näkyy kuitenkin kiinnostavaa käytöstä.,
diodi on yksinkertaisin mahdollinen esimerkki puolijohdelaitteesta, joka käyttää sekä n – että p-tyyppistä piitä. Sen avulla sähkövirta voi virrata yhteen suuntaan. Kuvittele kääntöportti jalkapallostadionilla-diodi on yksisuuntainen kääntöportti elektroneille.
Kaikki tulee alas p-n junction., N-tyypin piillä on ylimääräisiä elektroneja ja p-puolella on atomeja, jotka tarvitsevat elektroneja, joten elektronit siirtyvät risteyksen yli. (Vaihtoehtoisesti: p-puolella on ylimääräisiä reikiä, ja n-puolella on atomeja, jotka tarvitsevat reikiä, joten reiät siirtyvät risteyksen yli.) Nämä elektronit ja aukot – kantajia sähkövaraus – lähellä risteyksessä yhdistää ja peruuttaa toisiaan pois, jättäen neutraali ’loppuminen’ – alue, jossa ei sähkövaraus virtaa.,
Kuitenkin, atomit kummallakin puolella ehtyminen zone haluavat hankkia elektronit/päästä eroon reikiä tullut neutraali, mutta koska ei ole mitään vapaa varauksenkuljettajien klo ehtyminen alueella, he eivät voi tehdä sitä. Ne vetää varauksenkuljettajien, joka ylitti risteyksen mutta koska ehtyminen zone ei ole vastuussa harjoittajat luopumaan, ei mitään liikkuu.
soveltamalla sähkökentän p-n junction (esim. käyttämällä ylös-akku), voit joko kytkeä diodi on risteyksessä osaksi eriste tai kapellimestari.,
Jos et kytke negatiivinen (-ve) loppu akku p-puolelle ja positiivinen (+ve) loppu n-puolella (’käänteinen bias’), ilmainen varauksenkuljettajien vedetään syrjään, ja ehtyminen-alue levenee. Tämä muuttaa liitoksen eristeeksi ja estää edelleen sähkövirtaa.
Kuitenkin, jos kytket -ve loppu akku n-puolella ja +ve end p-puolella (’eteenpäin bias’), varauksenkuljettajien työnnetään keskelle, tyrmäämällä ehtyminen alue ja kääntämällä p-n junction osaksi kapellimestari., Tämä johtuu siitä, aukot p-puolelle on vastenmielistä +ve loppu akku ja elektronit n-puolelle on vastenmielistä -ve loppua akku. Liitoksessa olevat atomit voivat nyt luovuttaa varauskantajia toisilleen, jolloin virta pääsee virtaamaan vapaasti.
Tämä on hyvin perusesimerkki siitä, miten alkeellisin puolijohdelaitteen tyyppi, diodi, toimii. Laita muutama miljardi näitä takaisin ja sinulla on tietokonesiru!