Intrinsic vs Extrinsic Semiconductor
Je pozoruhodné, že moderní elektronika je založena na jednom druhu materiálu, polovodičích. Polovodiče jsou materiály, které mají střední vodivost mezi vodiči a izolátory. Polovodičové materiály se v elektronice používaly ještě před vynálezem polovodičových diod a tranzistorů ve 40. letech 20. století, ale poté si polovodiče našly široké uplatnění v oblasti elektroniky. V roce 1958 vynález integrovaného obvodu Jackem Kilbym z texaských přístrojů pozvedl použití polovodičů v oblasti elektroniky na bezprecedentní úroveň.
Přirozeně polovodiče mají svoji vlastnost vodivosti díky nosičům bezplatných nábojů. Takový polovodič, materiál, který přirozeně vykazuje polovodičové vlastnosti, je znám jako vnitřní polovodič. Pro vývoj pokročilých elektronických součástek byly polovodiče vylepšeny tak, aby fungovaly s vyšší vodivostí přidáním materiálů nebo prvků, což zvyšuje počet nosičů náboje v polovodičovém materiálu. Takový polovodič je znám jako vnější polovodič.
Více o Intrinsic Semiconductors
Vodivost jakéhokoli materiálu je způsobena elektrony uvolněnými do vodivého pásma tepelným mícháním. V případě vnitřních polovodičů je počet uvolněných elektronů relativně nižší než v kovech, ale větší než v izolátorech. To umožňuje velmi omezenou vodivost proudu skrz materiál. Když se zvýší teplota materiálu, vstupuje do vodivého pásma více elektronů, a proto se také zvyšuje vodivost polovodiče. V polovodiči existují dva typy nosičů náboje, elektrony uvolněné do valenčního pásma a prázdné orbitaly, běžněji známé jako díry. Počet děr a elektronů ve vnitřním polovodiči je stejný. Díry i elektrony přispívají k toku proudu. Když se použije rozdíl potenciálů, elektrony se pohybují směrem k vyššímu potenciálu a díry směrem k nižšímu potenciálu.
Existuje mnoho materiálů, které fungují jako polovodiče, a některé jsou prvky a některé jsou sloučeniny. Křemík a germánium jsou prvky s polovodičovými vlastnostmi, zatímco gallium arsenid je sloučenina. Obecně prvky ve skupině IV a sloučeniny z prvků skupin III a V, jako je arsenid galia, fosfid hlinitý a nitrid galia, vykazují vnitřní polovodičové vlastnosti.
Více o Extrinsic Semiconductors
Přidáním různých prvků lze vlastnosti polovodiče vylepšit tak, aby vedly více proudu. Proces přidávání je známý jako doping, zatímco přidávaný materiál je známý jako nečistoty. Nečistoty zvyšují počet nosičů náboje v materiálu, což umožňuje lepší vodivost. Na základě dodaného nosiče jsou nečistoty klasifikovány jako akceptory a dárci. Dárci jsou materiály, které mají nevázané elektrony v mřížce, a akceptory jsou materiály, které opouštějí otvory v mřížce. U polovodičů skupiny IV působí jako akceptory prvky skupiny III bór, hliník, zatímco donory působí prvky skupiny V fosfor a arsen. U sloučeninových polovodičů skupiny II-V působí jako dárci selen, telur, zatímco berylium, zinek a kadmium působí jako akceptory.
Pokud je jako nečistota přidáno několik atomů akceptoru, zvyšuje se počet děr a materiál má přebytek nosičů kladného náboje než dříve. Proto se polovodič dotovaný akceptorovou nečistotou nazývá Positive nebo P-Type Semiconductor. Stejným způsobem se polovodič dotovaný donorovou nečistotou, která zanechává materiál v přebytku elektronů, nazývá záporný typ nebo polovodič typu N.
Polovodiče se používají k výrobě různých typů diod, tranzistorů a souvisejících komponent. Lasery, fotovoltaické články (solární články) a fotodetektory také používají polovodiče.
Jaký je rozdíl mezi Intrinsic a Extrinsic Semiconductors?
