Halvledere
Halvledere kan være differensiert som indre og ytre som per saken renhet bekymret. P-type og N-type halvledere begge kommer under ytre halvledere. Så, hva er forskjellen?
Halvledere har en monumental virkning på vår verden. De er funnet i hjertet av elektrisk utstyr som er it-basert eller radiobølger. De er ofte laget av silisium, derav navnet Silicon Valley hvor mange av dagens største tech selskaper kan bli funnet – silisium er i kjernen av nesten alle elektroniske enheter.,
Silicon brukes så mye i halvledere fordi det er en overflod av element – det kan bli funnet i sand og kvarts, for eksempel – som har en ideell elektronisk struktur. Med fire elektroner i sitt ytterste orbital, silisium kan danne fint krystallstrukturer og de fire elektroner kan danne perfekt covalent obligasjoner med fire nabokommunene atomer for å lage et gitter.
I karbon, et annet element med fire elektroner i sitt ytterste orbital, dette krystallinsk struktur er kjent som en diamant., I silicon, dette krystallinsk struktur er en sølvblank, metallisk utseende av stoffet. Selv om de ser metallisk, silisium krystaller er ikke, faktisk, metaller; en silicon crystal er en nær isolator og bare en liten mengde elektrisitet vil strømme gjennom den.
Av doping silisium, men alt dette kan endres, og dette er når p – og n-type halvledere er dannet.
Forstå p – og n-type halvledere
I halvledere som silisium, doping er en prosess som forsettlig introduserer urenheter inn i en indre halvleder., Det innebærer en kjemisk reaksjon som gjør at urenheter å danne ioniske obligasjoner med silisium atomer i krystall.
formålet med doping er å modulere sin elektriske, optiske og strukturelle egenskaper. Når en halvleder som har gjennomgått doping, det er da referert til som en ytre halvleder. I kontrast, en halvleder i en ren undoped form er en iboende semiconductor.
I silicon doping, det er to typer urenheter: n-type og p-type.
I n-type doping, arsen eller fosfor er lagt i små mengder silisium., Begge disse elementene har fem elektroner i sitt ytterste orbitals og så de ikke ut av sted når de får inn silicon krystallinsk struktur. Siden den femte elektronet har ingenting å binde seg til, det er gratis å flytte rundt, slik at en elektrisk strøm til å flyte gjennom silisium.
I p-type doping, boron eller gallium er brukt som dopant. Disse elementene hver har tre elektroner i sitt ytterste orbitals. Når de er blandet inn i silicon gitter, danner de ‘hull’ i valence band av silisium atomer., Dette betyr at elektronene i valence bandet blitt mobile, og hullene beveger seg i motsatt retning av bevegelsen av elektroner. Fordi dopant er løst i crystal gitter, bare positive avgifter kan flytte. På grunn av den positive hull, disse halvledere er kjent som «p-type» (eller «s-ledende» eller «p-dopet»).
Så, hva er forskjellen?
I n-type silisium, elektroner har negativ ladning, derav navnet n-type., I p-type silisium, effekten av en positiv ladning er opprettet i fravær av et elektron, derav navnet p-type.
Den vesentlige forskjellen mellom n – og p-type doping er den retningen som elektronene strømmer gjennom avsatt lag av halvleder. Både n – og p-type silisium er god (men ikke stor!) ledere av elektrisitet.
å Sette dem sammen
N – og p-type silisium er ingenting fantastisk alene. Når du setter dem sammen, men interessant atferd er utstilt i krysset mellom de to.,
En diode er den enkleste mulig eksempel på en halvleder enhet som bruker både n – og p-type silisium. Det gjør at en elektrisk strøm til å flyte i én retning. Tenk deg en turnstile på en fotball stadion – en diode er en en-veis turnstile gate for elektroner.
Alt kommer ned til p-n-krysset., N-type silisium har ekstra elektroner, og det er atomer på p-siden som trenger elektroner, slik at elektronene vandrer over krysset. (Alternativt: p-siden har ekstra hull, og det er atomer på n-siden som trenger hullene, slik at hullene migrere over krysset.) Disse elektroner og hull – bærere av elektrisk ladning – nær krysset kombinere og avbryte hverandre ut, slik at en nøytral ‘forbruk’ sone, hvor ingen elektrisk ladning flyter.,
Imidlertid atomer på hver side av uttømming sone ønsker å tilegne seg elektroner/kvitte seg med hull til å bli nøytrale, men siden det er ingen gratis kostnad operatører ved nedbryting sonen, kan de ikke gjøre det. De trekker på lade operatører som krysset krysset, men fordi uttømming sonen ikke har noen kostnad operatører til å gi opp, ingenting beveger seg over.
Ved å bruke et elektrisk felt til p-n-krysset (for eksempel ved å bruke opp batteriet), kan du enten slå diode er krysset inn i en isolator eller en leder.,
Hvis du vil koble den negative (-ve) enden av batteriet til p-siden og den positive (+ve) slutt på n-siden («omvendt bias’), gratis kostnad bærere er trukket til side, og utarming sone vider seg ut. Dette blir krysset inn i en isolator og videre hemmer elektriske strømmen.
hvis du Imidlertid koble -ve enden av batteriet til n-siden og +ve ende til p-siden («videresend bias’), kostnad bærere er presset inn i midten, banket ut uttømming sone og snu p-n junction til en leder., Dette er fordi hullene fra s-siden er frastøtt av det +ve enden av batteriet og elektronene i n-siden er frastøtt av det -ve enden av batteriet. Atomer i krysset kan nå hånd på lade bærere til en annen, slik at aktuelle å strømme fritt.
Dette er et veldig enkelt eksempel på hvordan de mest elementære type halvleder-enheten, diode, fungerer. Sett et par milliarder kroner av disse sammen back-to-back, og du har fått en databrikke!