Die elektrische Eigenschaft eines Materials, das dazwischen liegt Isolator ebenso gut wie Treiber ist als Halbleitermaterial bekannt. Die besten Beispiele für Halbleiter sind Si und Ge. Halbleiter werden in zwei Typen eingeteilt, nämlich intrinsische Halbleiter und extrinsische Halbleiter (P-Typ und N-Typ). Der intrinsische Typ ist ein reiner Halbleitertyp, während ein ausgedehnter Typ Verunreinigungen enthält, um leitfähig zu machen. Bei Raumtemperatur wird die Leitfähigkeit von intrinsisch Null, während extrinsisch wenig leitfähig wird. Dieser Artikel beschreibt einen Überblick über intrinsische Halbleiter und extrinsische Halbleiter mit Dotierungs- und Energiebanddiagrammen.
Was ist intrinsischer Halbleiter?
Eigen Halbleiter Definition ist, dass ein Halbleiter, der extrem rein ist, ein intrinsischer Typ ist. Beim Energiebandkonzept wird die Leitfähigkeit dieses Halbleiters bei Raumtemperatur Null, was in der folgenden Abbildung dargestellt ist. Die intrinsischen Halbleiterbeispiele sind Si & Ge.
Eigenhalbleiter
In obigem Energieband Diagramm ist das Leitungsband leer, während das Valenzband vollständig gefüllt ist. Sobald die Temperatur erhöht ist, kann ihr etwas Wärmeenergie zugeführt werden. So werden die Elektronen aus dem Valenzband dem Leitungsband zugeführt, indem das Valenzband verlassen wird.
Energieband
Der Elektronenfluss beim Erreichen von der Valenz zum Leitungsband ist zufällig. Die im Kristall gebildeten Löcher können auch überall frei fließen. Das Verhalten dieses Halbleiters zeigt also einen negativen TCR ( Temperaturkoeffizient des Widerstands ). Der TCR bedeutet, dass bei steigender Temperatur der spezifische Widerstand des Materials abnimmt und die Leitfähigkeit erhöht wird.
Energiebanddiagramm
Was ist extrinsischer Halbleiter?
Um einen Halbleiter leitfähig zu machen, werden einige Verunreinigungen hinzugefügt, die als extrinsischer Halbleiter bezeichnet werden. Bei Raumtemperatur leitet diese Art von Halbleiter einen kleinen Strom, ist jedoch bei der Herstellung einer Vielzahl von nicht hilfreich elektronische Geräte . Um den Halbleiter leitfähig zu machen, kann dem Material durch den Dotierungsprozess eine kleine Menge geeigneter Verunreinigungen zugesetzt werden.
Extrinsischer Halbleiter
Doping
Das Hinzufügen von Verunreinigungen zu einem Halbleiter ist als Dotierung bekannt. Die Menge an Verunreinigungen, die dem Material zugesetzt wird, muss bei der extrinsischen Halbleiterherstellung kontrolliert werden. Im Allgemeinen kann ein Verunreinigungsatom zu 108 Atomen eines Halbleiters hinzugefügt werden.
Durch Hinzufügen der Verunreinigung wird die Nr. von Löchern oder Elektronen kann erhöht werden, um es leitend zu machen. Wenn zum Beispiel eine fünfwertige Verunreinigung 5 Valenzelektronen enthält, die einem reinen Halbleiter hinzugefügt werden, dann ist die Nr. von Elektronen wird existieren. Basierend auf der Art der hinzugefügten Verunreinigung kann der extrinsische Halbleiter in zwei Typen wie N-Halbleiter und P-Halbleiter eingeteilt werden.
Trägerkonzentration im intrinsischen Halbleiter
Bei diesem Halbleitertyp werden, sobald die Valenzelektronen die kovalente Bindung beschädigen und sich in das Leitungsband bewegen, zwei Arten von Ladungsträgern wie Löcher und freie Elektronen erzeugt.
Das Nein. von Elektronen für jede Volumeneinheit innerhalb der Leitungsbänder, sonst die Nr. Die Anzahl der Löcher für jedes Volumeneinheit innerhalb des Valenzbandes ist als Trägerkonzentration in einem intrinsischen Halbleiter bekannt. In ähnlicher Weise kann die Elektronenträgerkonzentration als die Nr. 1 definiert werden. von Elektronen für jedes Einheitsvolumen innerhalb des Leitungsbandes, während die Nr. Die Anzahl der Löcher für jedes Volumeneinheit innerhalb des Valenzbandes ist als Lochträgerkonzentration bekannt.
Im intrinsischen Typ können die Elektronen, die innerhalb des Leitungsbandes erzeugt werden, äquivalent zu der Nr. von Löchern, die innerhalb des Valenzbandes erzeugt werden. Daher entspricht die Konzentration der Elektronenträger der Konzentration des Lochträgers. So kann es gegeben werden als
ni = n = p
Wenn 'n' die Konzentration des Elektronenträgers ist, ist 'P' die Konzentration des Trägers des Lochs und 'ni' die Konzentration des intrinsischen Trägers
Im Valenzband kann die Konzentration des Lochs wie folgt geschrieben werden
P = Nv e - (E.F.-ISV.)/ZUB.T.
Im Leitungsband kann die Elektronenkonzentration wie folgt geschrieben werden
N = P = Nc e - (E.C.-ISF.)/ZUB.T.
In der obigen Gleichung ist 'KB' die Boltzmann-Konstante
'T' ist die Gesamttemperatur des intrinsischen Halbleiters
'Nc' ist die effiziente Zustandsdichte innerhalb des Leitungsbandes.
'Nv' ist die effiziente Zustandsdichte innerhalb des Valenzbandes.
Die Leitfähigkeit von intrinsischen Halbleitern
Das Verhalten dieses Halbleiters ist wie ein perfekter Isolator bei einer Temperatur von null Grad. Da bei dieser Temperatur das Leitungsband leer ist, das Valenzband voll ist und für die Leitung keine Ladungsträger vorhanden sind. Bei Raumtemperatur kann die Wärmeenergie jedoch ausreichen, um ein großes Nein zu erzeugen. von Elektron-Loch-Paaren. Immer wenn ein elektrisches Feld an einen Halbleiter angelegt wird und dann Elektronen fließen, ist dies aufgrund der Bewegung der Elektronen in eine Richtung und der Löcher in der umgekehrten Richtung vorhanden
Für ein Metall beträgt die Stromdichte J = nqEµ
Die Stromdichte innerhalb eines reinen Halbleiters aufgrund des Flusses von Löchern und Elektronen kann wie folgt angegeben werden
Jn = nqEµn
Jp = pqEµp
In den obigen Gleichungen ist 'n' die Konzentration der Elektronen und 'q' die Ladung auf Loch / Elektron, 'p' ist die Konzentration von Löchern, 'E' ist das angelegte elektrische Feld, 'µ' ist das Elektronenmobilität und 'µ' ist die Beweglichkeit der Löcher.
Die Dichte des gesamten Stroms beträgt
J = Jn + Jp
= nqEµn+ pqEµp
Ich =qE (nµn+ pµp)
Wenn J = σE ist, lautet die Gleichung
σE ==qE (nµn+ pµp)
σ = q (nµn+ pµp)
Hier ist σ die Leitfähigkeit des Halbleiters
Das Nein. der Elektronen sind gleich der Nr. von Löchern im reinen Halbleiter also n = p = ni
'Ni' ist die Trägerkonzentration des intrinsischen Materials
J. =q (niµn+ niµp)
Die reine Halbleiterleitfähigkeit wird sein
σ=q (niµn+ niµp)
σ=qni (µn+ µp)
Die Leitfähigkeit von reinem Halbleiter hängt also hauptsächlich von der intrinsischen Mobilität von Halbleitern, Elektronen und Löchern ab.
FAQs
1). Was ist ein intrinsischer und extrinsischer Halbleiter?
Der reine Halbleitertyp ist der intrinsische Typ, während der extrinsische der Halbleiter ist, in dem Verunreinigungen hinzugefügt werden können, um ihn leitfähig zu machen.
2). Was sind die Beispiele für den intrinsischen Typ?
Sie sind Silizium & Germanium
3). Welche Arten von extrinsischen Halbleitern gibt es?
Sie sind Halbleiter vom P-Typ und N-Typ
4) Warum werden extrinsische Halbleiter in der Elektronikfertigung eingesetzt?
Weil die elektrische Leitfähigkeit des extrinsischen Typs im Vergleich zur intrinsischen hoch ist. Diese sind also beim Entwerfen von Transistoren, Dioden usw. anwendbar.
5). Was ist die Leitfähigkeit von intrinsic?
In einem Halbleiter haben die Verunreinigungen und strukturellen Defekte eine extrem niedrige Konzentration, die als Leitfähigkeit von intrinsisch bekannt ist.
Es geht also nur um eine Übersicht über den intrinsischen Halbleiter und extrinsisches Halbleiter- und Energiebanddiagramm mit Dotierung. Hier ist eine Frage an Sie, wie hoch ist die Temperatur von intrinsisch?
