Intrinsic vs Extrinsic Semiconductor
Det er bemærkelsesværdigt, at den moderne elektronik er baseret på en type materiale, halvledere. Halvledere er materialer, der har en mellemliggende ledningsevne mellem ledere og isolatorer. Halvledermaterialer blev brugt i elektronik allerede før opfindelsen af halvlederdiode og transistor i 1940'erne, men efter det fandt halvledere stor anvendelse inden for elektronik. I 1958 forhøjede opfindelsen af det integrerede kredsløb af Jack Kilby fra Texas-instrumenter brugen af halvledere inden for elektronik til et hidtil uset niveau.
Naturligvis har halvledere deres egenskab af ledningsevne på grund af gratis opladningsbærere. En sådan halvleder, et materiale, der naturligt viser halvlederegenskaber, er kendt som en iboende halvleder. Til udvikling af avancerede elektroniske komponenter blev halvledere forbedret til at udføre med større ledningsevne ved at tilføje materialer eller elementer, hvilket øger antallet af ladningsbærere i halvledermaterialet. En sådan halvleder er kendt som en ydre halvleder.
Mere om Intrinsic Semiconductors
Ledningsevne for ethvert materiale skyldes elektroner, der frigøres til ledningsbåndet ved termisk omrøring. I tilfælde af indre halvledere er antallet af frigivne elektroner relativt lavere end i metallerne, men større end i isolatorerne. Dette muliggør en meget begrænset ledningsevne af strøm gennem materialet. Når temperaturen i materialet øges, kommer flere elektroner ind i ledningsbåndet, og dermed ledningsevnen af halvlederen stiger også. Der er to typer ladningsbærere i en halvleder, elektronerne frigivet i valensbåndet og de ledige orbitaler, mere almindeligt kendt som hullerne. Antallet af huller og elektroner i en iboende halvleder er ens. Både huller og elektroner bidrager til strømmen. Når der anvendes en potentiel forskel, bevæger elektroner sig mod det højere potentiale, og huller bevæger sig mod det lavere potentiale.
Der er mange materialer, der fungerer som halvledere, og nogle er elementer, og nogle er forbindelser. Silicium og Germanium er elementer med halvledende egenskaber, mens Gallium Arsenide er en forbindelse. Generelt viser elementer i gruppe IV og forbindelser fra elementerne i gruppe III og V, såsom Galliumarsenid, Aluminiumphosphid og Galliumnitrid, iboende halvlederegenskaber.
Mere om Extrinsic Semiconductors
Ved at tilføje forskellige elementer kan halvlederegenskaberne raffineres for at lede mere strøm. Tilføjelsesprocessen er kendt som doping, mens det tilsatte materiale er kendt som urenheder. Urenheder øger antallet af ladebærere i materialet, hvilket giver bedre ledningsevne. Baseret på den leverede transportør klassificeres urenhederne som acceptorer og donorer. Donorer er materialer, der har ubundne elektroner i gitteret, og acceptorer er materialer, der efterlader huller i gitteret. For gruppe IV halvledere fungerer gruppe III-elementer Bor, Aluminium som acceptorer, mens gruppe V-elementer Fosfor og arsen fungerer som donorer. For gruppe II-V sammensatte halvledere fungerer selen, Tellurium som donorer, mens Beryllium, zink og cadmium fungerer som acceptorer.
Hvis der tilføjes et antal acceptoratomer som urenhed, øges antallet af hullerne, og materialet har overskydende positive ladningsbærere end før. Derfor kaldes halvlederen doteret med acceptorurenhed en positiv-type eller P-type halvleder. På samme måde kaldes en halvleder doteret med donorurenhed, som efterlader materialet over elektroner, en negativ type eller N-type halvleder.
Halvledere bruges til at fremstille forskellige typer dioder, transistorer og relaterede komponenter. Lasere, fotovoltaiske celler (solceller) og fotodetektorer bruger også halvledere.
Hvad er forskellen mellem Intrinsic og Extrinsic Semiconductors?
