Что такое внутренний полупроводник и внешний полупроводник?

Электрические свойства материала, находящегося между изолятор а также Водитель известен как полупроводниковый материал. Лучшими примерами полупроводников являются Si и Ge. Полупроводники подразделяются на два типа: собственные полупроводники и внешние полупроводники (P-тип и N-тип). Собственный тип - это чистый вид полупроводника, тогда как обширный тип включает примеси, которые делают проводящие. При комнатной температуре собственная проводимость станет нулевой, в то время как внешняя проводимость станет слабой. В этой статье обсуждается обзор встроенных полупроводники и примесные полупроводники с диаграммами легирования и энергетических зон.

Что такое внутренний полупроводник?

Внутренний полупроводник По определению, исключительно чистый полупроводник является внутренним типом. Согласно концепции энергетической зоны, проводимость этого полупроводника станет нулевой при комнатной температуре, как показано на следующем рисунке. Примеры собственных полупроводников - это Si и Ge.

Внутренний полупроводник

В приведенном выше диапазон энергии На диаграмме зона проводимости пуста, а валентная зона заполнена полностью. Как только температура повышается, к нему может поступать некоторое количество тепловой энергии. Таким образом, электроны из валентной зоны поступают в зону проводимости, покидая валентную зону.

Энергетический диапазон

Поток электронов при переходе из валентной зоны в зону проводимости будет случайным. Отверстия, образованные внутри кристалла, также могут свободно течь куда угодно. Таким образом, поведение этого полупроводника покажет отрицательный TCR ( температурный коэффициент сопротивления ). TCR означает, что при повышении температуры удельное сопротивление материала будет уменьшаться, а проводимость увеличиваться.

Диаграмма энергетического диапазона

Что такое внешний полупроводник?

Чтобы сделать полупроводник проводящим, добавляются примеси, которые называются примесными полупроводниками. При комнатной температуре такой полупроводник будет проводить небольшой ток, однако он не поможет в создании различных электронные устройства . Следовательно, чтобы сделать полупроводник проводящим, небольшое количество соответствующей примеси может быть добавлено в материал посредством процесса легирования.

Внешний полупроводник

Допинг

Процесс добавления примесей в полупроводник известен как легирование. Количество примесей, добавляемых к материалу, должно контролироваться при приготовлении внешнего полупроводника. В общем, один примесный атом может быть добавлен к 108 атомам полупроводника.

Добавляя примеси, нет. дырок или электронов можно увеличить, чтобы сделать его проводящим. Например, если пятивалентная примесь включает 5 валентных электронов, которые добавляются к чистому полупроводнику, то нет. электронов будет существовать. В зависимости от типа добавляемой примеси, примесный полупроводник можно разделить на два типа, например полупроводник N-типа и полупроводник P-типа.

Концентрация носителей в собственном полупроводнике

В полупроводниках этого типа, как только валентные электроны повреждают ковалентную связь и переходят в зону проводимости, образуются два типа носителей заряда, такие как дырки и свободные электроны.
Нет. электронов на каждую единицу объема в зонах проводимости в противном случае нет. Количество дырок на каждый единичный объем в валентной зоне называется концентрацией носителей в собственном полупроводнике. Точно так же концентрацию электронных носителей можно определить как нет. электронов на каждую единицу объема в зоне проводимости, тогда как нет. Количество дырок на каждый единичный объем в валентной зоне известно как концентрация дырок-носителей.

В собственном типе электроны, которые генерируются в зоне проводимости, могут быть эквивалентны нет. дырок, которые генерируются в валентной зоне. Следовательно, концентрация электронных носителей эквивалентна концентрации дырок-носителей. Так что это можно представить как

ni = n = p

Где «n» - концентрация электронного носителя, «P» - концентрация носителя дырки, «ni» - концентрация собственного носителя.

В валентной зоне концентрацию дырки можно записать как

P = Nv e - (E_F-ЯВЛЯЕТСЯ_V)/К_BТ

В зоне проводимости концентрацию электронов можно записать как

N = P = Nc e - (E_C-ЯВЛЯЕТСЯ_F)/К_BТ

В приведенном выше уравнении «KB» - постоянная Больцмана.

«T» - полная температура полупроводника собственного типа.

«Nc» - эффективная плотность состояний в зоне проводимости.

«Nv» - эффективная плотность состояний в валентной зоне.

Проводимость собственного полупроводника.

Поведение этого полупроводника похоже на идеальный изолятор при нулевой температуре. Поскольку при этой температуре зона проводимости пуста, валентная зона заполнена, а для проводимости нет носителей заряда. Однако при комнатной температуре тепловой энергии может хватить, чтобы сделать огромную нужду. электронно-дырочных пар. Всякий раз, когда к полупроводнику прикладывают электрическое поле, поток электронов будет там из-за движения электронов в одном направлении и дырок в обратном направлении.

Для металла плотность тока будет J = nqEµ

Плотность тока в чистом полупроводнике из-за потока дырок и электронов может быть задана как

Jn = nqEµ_п

Jp = pqEµ_п

В приведенных выше уравнениях «n» - это концентрация электронов, «q» - заряд дырки / электрона, «p» - концентрация дырок, «E» - приложенное электрическое поле, «µ’n - подвижность электронов и ‘µ’p - подвижность дырок.

Плотность всего тока

J = Jn + Jp

= nqEµ_п+ pqEµ_п

Я =qE (nµ_п+ pµ_п)

Если J = σE, то уравнение будет иметь вид

σE =знак равноqE (nµ_п+ pµ_п)

σ = q (nµ_п+ pµ_п)

Здесь «σ» - проводимость полупроводника.

Нет. электронов равны нет. дырок в чистом полупроводнике, поэтому n = p = ni

‘Ni’ - концентрация носителей внутреннего материала, поэтому

J знак равноq (niµ_п+ niµ_п)

Чистая проводимость полупроводника будет

σзнак равноq (niµ_п+ niµ_п)

σзнак равноqni (µ_п+ µ_п)

Таким образом, проводимость чистого полупроводника в основном зависит от собственной подвижности полупроводника, электронов и дырок.

FAQs

1). Что такое внутренний и внешний полупроводник?

Чистый тип полупроводника является внутренним типом, тогда как внешний - полупроводником, в который могут быть добавлены примеси, чтобы сделать его проводящим.

2). Какие есть примеры внутреннего типа?

Это кремний и германий

3). Какие бывают типы внешних полупроводников?

Это полупроводники P-типа и N-типа.

4). Почему внешние полупроводники используются в производстве электроники?

Поскольку электрическая проводимость внешнего типа высока по сравнению с собственной. Таким образом, они применимы при разработке транзисторов, диодов и т. Д.

5). Какая проводимость присуща?

В полупроводнике примеси и структурные дефекты имеют чрезвычайно низкую концентрацию, известную как собственная проводимость.

Таким образом, все дело в Обзор Intrinsic Semiconductor и примесный полупроводник и диаграмма энергетических зон с легированием. Вот вам вопрос, какова внутренняя температура?