Hvad er Intrinsic Semiconductor og Extrinsic Semiconductor?

Prøv Vores Instrument Til At Fjerne Problemer





Den elektriske egenskab ved et materiale, der ligger imellem isolator såvel som chauffør er kendt som et halvledermateriale. De bedste eksempler på halvledere er Si og Ge. Halvledere klassificeres i to typer, nemlig indre halvleder og ydre halvleder (P-type og N-type). Den iboende type er ren slags halvleder, mens en omfattende type inkluderer urenheder for at gøre ledende. Ved stuetemperatur bliver ledningsevnen for den indre værdi nul, mens den indre vil blive lidt ledende. Denne artikel diskuterer en oversigt over iboende halvledere og ydre halvledere med doping- og energibånddiagrammer.

Hvad er Intrinsic Semiconductor?

Iboende halvleder definition er, at en halvleder, der er ekstremt ren, er en iboende type. På energibåndskonceptet bliver ledningsevnen for denne halvleder nul ved stuetemperatur, hvilket er vist i den følgende figur. De iboende halvledereksempler er Si & Ge.




Intrinsic Semiconductor

Intrinsic Semiconductor

I ovenstående energibånd I ledningsdiagrammet er ledningsbåndet tomt, mens valensbåndet er fyldt fuldstændigt. Når temperaturen er øget, kan der tilføres noget varmeenergi til den. Så elektronerne fra valensbåndet forsynes mod ledningsbåndet ved at forlade valensbåndet.



Energibånd

Energibånd

Strømmen af ​​elektroner, når den når fra valens til ledningsbåndet, vil være tilfældig. Hullerne dannet i krystallen kan også flyde frit hvor som helst. Så denne halvlederes opførsel viser en negativ TCR ( temperaturbestandighedskoefficient ). TCR betyder, at når temperaturen stiger, reduceres materialets modstandsdygtighed, og ledningsevnen øges.

Energibånddiagram

Energibånddiagram

Hvad er Extrinsic Semiconductor?

For at gøre en halvleder som ledende, tilføjes nogle urenheder, der kaldes ekstrinsic halvleder. Ved stuetemperatur vil denne form for halvleder lede en lille strøm, men det er ikke nyttigt at fremstille en række forskellige elektroniske anordninger . Derfor, for at gøre halvlederen ledende, kan der tilsættes en lille mængde passende urenhed til materialet gennem dopingprocessen.

Ekstrinsisk halvleder

Ekstrinsisk halvleder

Doping

Processen med at tilføje urenhed til en halvleder kaldes doping. Den mængde urenhed, der tilsættes til materialet, skal reguleres i det ekstrinsiske halvlederpræparat. Generelt kan et urenhedsatom tilsættes til 108 atomer i en halvleder.


Ved at tilføje urenheden, nej. af huller eller elektroner kan øges for at gøre det ledende. For eksempel, hvis en pentavalent urenhed inkluderer 5 valenselektroner, der føjes til en ren halvleder, så nr. af elektroner vil eksistere. Baseret på den tilføjede slags urenhed kan den ydre halvleder klassificeres i to typer som N-type halvleder og P-type halvleder.

Carrier Concentration in Intrinsic Semiconductor

I denne type halvleder, når valenselektronerne beskadiger den kovalente binding og bevæger sig ind i ledningsbåndet, genereres der to slags ladningsbærere som huller og frie elektroner.
Nej. elektroner for hver enhed volumen inden for ledningsbånd ellers nr. af huller for hver enhedsvolumen inden for valensbåndet er kendt som bærerkoncentration i en iboende halvleder. Tilsvarende kan elektronbærerkoncentration defineres som nr. af elektroner for hvert enhedsvolumen inden for ledningsbåndet, mens nr. af huller for hver enhedsvolumen inden for valensbåndet er kendt som hulbærerekoncentration.

I den indre type kan elektronerne, der genereres inden i ledningsbåndet, svare til nr. af huller, der genereres inden for valensbåndet. Derfor er koncentrationen af ​​elektronbærere lig med koncentrationen af ​​hulbæreren. Så det kan gives som

ni = n = p

Hvor 'n' er koncentrationen af ​​elektronbærer, er 'P' koncentrationen af ​​bæreren af ​​hullet & 'ni' er koncentrationen af ​​den indre bærer

I valensbåndet kan koncentrationen af ​​hullet skrives som

P = Nv e - (EF-ERV)/TILBT

I ledningsbåndet kan elektronkoncentrationen skrives som

N = P = Nc e - (E.C-ERF)/TILBT

I ovenstående ligning er 'KB' Boltzmann-konstanten

'T' er den samlede temperatur for den iboende halvleder

'Nc' er den effektive tæthed af tilstande inden for ledningsbåndet.

'Nv' er den effektive tæthed af tilstande inden for valensbåndet.

Ledningsevnen hos Intrinsic Semiconductor

Denne halvlederes opførsel er som en perfekt isolator ved temperaturer på nul grader. Fordi ledningsbåndet ved denne temperatur er tomt, valensbåndet er fuldt, og for ledning er der ingen ladningsbærere. Men ved stuetemperatur kan den termiske energi være tilstrækkelig til at give et stort nej. af elektronhulspar. Hver gang et elektrisk felt påføres en halvleder, og derefter vil elektronstrømning være der på grund af bevægelse af elektroner i en retning og huller i omvendt retning

For et metal vil strømtætheden være J = nqEµ

Strømtætheden inden for en ren halvleder på grund af strømmen af ​​huller og elektroner kan angives som

Jn = nqEµn

Jp = pqEµs

I ovenstående ligninger er 'n' koncentrationen af ​​elektroner og 'q' er ladningen på hul / elektron, 'p' er koncentrationen af ​​huller, 'E' er det anvendte elektriske felt, 'µ'n er elektronmobilitet og 'µ'p er hullernes mobilitet.

Densiteten af ​​hele strømmen er

J = Jn + Jp

= nqEµn+ pqEµs

Jeg =qE (nµn+ pµs)

Hvor J = σE, vil ligningen være

σE ==qE (nµn+ pµs)

σ = q (nµn+ pµs)

Her er 'σ' ledningsevnen for halvleder

Nej. af elektroner er lig med nej. af huller i den rene halvleder, så n = p = ni

'Ni' er bærerens koncentration af iboende materiale, så

J =q (niµn+ niµs)

Den rene halvlederledningsevne vil være

σ=q (niµn+ niµs)

σ=qni (µn+ µs)

Så ledningsevnen for ren halvleder afhænger hovedsageligt af indre halvleder & elektroner & huller mobilitet.

Ofte stillede spørgsmål

1). Hvad er en iboende og ydre halvleder?

Den rene type halvleder er den iboende type, mens den ydre er den halvleder, hvor urenheder kan tilsættes for at gøre den ledende.

2). Hvad er eksemplerne på iboende type?

De er silicium og germanium

3). Hvad er typerne af udvendige halvledere?

De er P-type og N-type halvledere

4) .Hvorfor anvendes eksterne halvledere til fremstilling af elektronik?

Fordi den elektriske ledningsevne for den ydre type er høj sammenlignet med den indre. Så disse er anvendelige til design af transistorer, dioder osv.

5). Hvad er ledningsevnen ved indre?

I en halvleder har urenheder og strukturelle defekter en ekstremt lav koncentration kendt som ledningsevne for iboende.

Dette handler altså om en oversigt over Intrinsic Semiconductor og Extrinsic Semiconductor og energibånddiagram med doping. Her er et spørgsmål til dig, hvad er den indre temperatur?