Semiconductori
Semiconductori pot fi diferențiate în intrinseci și extrinseci ca pe o chestiune de puritate în cauză. Semiconductorii de tip P și n se află sub semiconductori extrinseci. Deci, care este diferența?în semiconductori precum siliciul, dopajul este un proces care introduce intenționat impuritățile într-un semiconductor intrinsec., În dopajul cu siliciu, există două tipuri de impurități: tip n și tip P.
semiconductorii au un impact monumental asupra lumii noastre. Ele se găsesc în centrul oricărui dispozitiv electric care este computerizat sau utilizează unde radio. Ele sunt adesea fabricate din siliciu, de unde și numele Silicon Valley, unde pot fi găsite multe dintre cele mai mari companii tehnologice de astăzi – siliciul este în centrul oricărui dispozitiv electronic.,siliciul este utilizat atât de mult în semiconductori, deoarece este un element abundent – poate fi găsit în nisip și cuarț, de exemplu – care are o structură electronică ideală. Cu patru electroni în orbitalul său exterior, siliciul poate forma structuri cristaline frumoase, iar cei patru electroni pot forma legături covalente perfecte cu patru atomi vecini pentru a crea o rețea.
În carbon, un alt element cu patru electroni în învelișul său exterior orbital, această structură cristalină este cunoscut ca un diamant., În siliciu, această structură cristalină este o substanță argintie, cu aspect metalic. Deși arată metalic, cristalele de siliciu nu sunt, de fapt, Metale; un cristal de siliciu este un izolator apropiat și doar o cantitate mică de energie electrică va curge prin el.cu toate acestea, prin doparea siliciului, toate acestea pot fi schimbate și atunci se formează semiconductori de tip p și N.înțelegerea semiconductorilor de tip p și n în semiconductori precum siliciul, dopajul este un proces care introduce intenționat impuritățile într-un semiconductor intrinsec., Aceasta implică o reacție chimică care permite impurităților să formeze legături ionice cu atomii de siliciu din cristalul său. scopul dopajului este de a modula proprietățile sale electrice, optice și structurale. Atunci când un semiconductor a suferit dopaj, este apoi menționată ca un semiconductor extrinsec. În schimb, un semiconductor într-o formă nedopată pură este un semiconductor intrinsec. în dopajul cu siliciu, există două tipuri de impurități: tip n și tip P. în dopajul de tip n, arsenicul sau fosforul se adaugă în cantități mici la siliciu., Ambele elemente au cinci electroni în orbitalii lor exteriori și astfel nu sunt în afara locului când intră în structura cristalină de siliciu. Deoarece al cincilea electron nu are nimic de legat, este liber să se miște, permițând unui curent electric să curgă prin siliciu.
în dopajul de tip p, borul sau galiul este utilizat ca dopant. Aceste elemente au fiecare trei electroni în orbitalii lor exteriori. Când sunt amestecate în rețeaua de siliciu, ele formează „găuri” în banda de valență a atomilor de siliciu., Aceasta înseamnă că electronii din banda de valență devin mobili, iar găurile se mișcă în direcția opusă mișcării electronilor. Deoarece dopantul este fixat în rețeaua de cristal, numai încărcăturile pozitive se pot mișca. Datorită găurilor pozitive, acești semiconductori sunt cunoscuți ca” p-type „(sau” p-conductiv „sau”p-dopat”).
Deci, ce este diferența?
în siliciul de tip n, electronii au o sarcină negativă, de unde și numele de tip N., În siliciul de tip p, efectul unei încărcări pozitive este creat în absența unui electron, de unde și numele de tip P. diferența materială dintre dopajul de tip n și p este direcția în care electronii curg prin straturile depuse ale semiconductorului. Atât siliconul de tip n, cât și P sunt bune (dar nu grozave!) conductori de electricitate.
punerea lor împreună
siliconul de tip N și p nu este nimic uimitor singur. Când le puneți împreună, totuși, un comportament interesant este expus la intersecția dintre cele două., o diodă este cel mai simplu exemplu posibil de dispozitiv semiconductor care utilizează atât siliciu de tip n, cât și P. Permite unui curent electric să curgă într-o singură direcție. Imaginați-vă un turnichet la un stadion de fotbal – o diodă este o poartă turnichetă unidirecțională pentru electroni. o joncțiune PN se formează atunci când un material de tip n și p este topit împreună pentru a crea o diodă semiconductoare.
totul se reduce la joncțiunea p-N., Siliciul de tip N are electroni suplimentari și există atomi pe partea p care au nevoie de electroni, astfel încât electronii migrează peste joncțiune. (Alternativ: partea p are găuri suplimentare și există atomi pe partea n care au nevoie de găuri, astfel încât găurile migrează peste joncțiune.) Acești electroni și găuri-purtători de sarcină electrică-în apropierea joncțiunii se combină și se anulează reciproc, lăsând o zonă neutră de „epuizare” în care nu curge nicio sarcină electrică., cu toate acestea, atomii din ambele părți ale zonei de epuizare doresc să obțină electroni/să scape de găuri pentru a deveni neutri, dar din moment ce nu există purtători de sarcină gratuită în zona de epuizare, ei nu pot face acest lucru. Ei trag de transportatorii de încărcare care au traversat joncțiunea, dar pentru că zona de epuizare nu are niciun transportator de încărcare pentru a renunța, nimic nu se mișcă.
Prin aplicarea unui câmp electric cu joncțiune p-n (utilizând, de exemplu o baterie) se poate transforma, fie la dioda cu joncțiune într-un izolator sau un conductor., dacă conectați capătul negativ (- ve) al bateriei la partea p și capătul pozitiv (+ve) la Partea n („părtinire inversă”), purtătorii de încărcare gratuită sunt trași deoparte și zona de epuizare se lărgește. Aceasta transformă joncțiunea într-un izolator și inhibă în continuare fluxul de curent electric.cu toate acestea, dacă conectați capătul-ve al bateriei la partea n și capătul +ve la partea p („prejudecată înainte”), purtătorii de încărcare sunt împinși în mijloc, lovind zona de epuizare și transformând joncțiunea p-n într-un conductor., Acest lucru se datorează faptului că găurile din partea p sunt respinse de capătul +ve al bateriei, iar electronii din partea n sunt respinși de capătul-ve al bateriei. Atomii de la joncțiune pot acum să-și predea purtătorii de sarcină unul altuia, permițând curentului să curgă liber. acesta este un exemplu foarte de bază al modului în care funcționează cel mai elementar tip de dispozitiv semiconductor, dioda. Puneți câteva miliarde din acestea împreună și aveți un cip de calculator!